[发明专利]一种四元MAX相增强NiAl基高温润滑复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种四元MAX相增强NiAl基高温润滑复合材料及其制备方法，按比例分别称取NiAl、Mo、Ti、Al和C粉末，然后将称好的粉末放入高能球磨机上进行球磨，制备混合均匀的纳米结构混合粉末；将混合好的粉末放入石墨磨具中进行冷压处理，冷压结束后在真空热压烧结炉中进行真空热压烧结，制得NiAl‑Mo₂TiAlC₂复合材料。本发明利用Mo、Ti、Al和C在烧结过程中的原位反应生成新型四元MAX相(Mo₂TiAlC₂)，实现了复合材料的高温润滑性能，同时有效改善了MAX相与NiAl基体之间的润湿性及复合材料的组织结构，有效提高了复合材料的强度，实现复合材料更高温度条件下优异的润滑性能。

技术领域

本发明属于高温高强润滑复合材料技术领域，具体涉及一种四元MAX相增强NiAl基高温润滑复合材料及其制备方法。

背景技术

近年来，我国航空航天、核工业等高新技术产业得到了快速发展，而这些领域的高温运动部件同时也存在严重的摩擦磨损问题，这将严重影响整个装备运行的可靠性和稳定性，进而影响整个装备的使用寿命。因此，迫切需要运用材料学的基础知识和摩擦学理论，设计构筑一种更高温度条件下摩擦磨损性能优异的高温润滑复合材料，以满足我国航空航天、核工业等高新技术产业快速发展的需求。

NiAl金属间化合物的熔点较高，为1638℃，比常用的镍基高温合金高约300℃，比Ni₃Al金属间化合物高约250℃。同时，NiAl金属间化合物的密度较低(5.9g/cm³，为镍基合金的2/3)，其优异的性能符合我国高新技术产业对高温复合材料提出耐更高温度及轻量化的要求。MAX相为一种层状结构的陶瓷相，在其晶体结构中既存在金属键，又存在共价键和离子键，因而具有金属材料和陶瓷材料共同的特点。MAX相的层状结构使其具有优异的高温润滑性能。但MAX相一般与金属基体之间的润湿性较差，所制备的复合材料强度一般较低，这很大程度上会影响材料的应用。

发明内容

本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种四元MAX相增强NiAl基高温润滑复合材料及其制备方法，利用Mo、Ti、Al、C粉在高温烧结过程中的原位反应，生成一种新型四元Mo₂TiAlC₂相，其力学性能及高温润滑性能更优于传统三元MAX相，可进一步提高复合材料的高温润滑性能，同时这种原位反应可有效改善四元MAX相与NiAl基体之间润湿性差的问题，提高复合材料的强度。

本发明采用以下技术方案：

一种四元MAX相增强NiAl基高温润滑复合材料的制备方法，包括75～90wt％的NiAl金属间化合物粉和10～25wt％的Mo粉、Ti粉、Al粉和C粉混合粉末。

具体的，Mo粉、Ti粉、Al粉和C粉的摩尔比为2:1:1:2。

本发明的另一个技术方案是，一种四元MAX相增强NiAl基高温润滑复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S1、将NiAl金属间化合物粉、Mo粉、Ti粉、Al粉和C粉按比例进行球磨混合，筛粉并进行烘干处理得到粒径15～60nm的混合粉末；

S2、将步骤S1制备的混合粉末装入石墨磨具中进行冷压处理；

S3、将步骤S2中冷压处理的粉末在真空热压烧结炉中进行烧结，制备NiAl-Mo₂TiAlC₂复合材料。

具体的，步骤S1中，NiAl金属间化合物粉为75～90wt％，Mo粉、Ti粉、Al粉和C粉为10～25wt％。

进一步的，Mo粉、Ti粉、Al粉和C粉的摩尔比为2:1:1:2。