[发明专利]一种高熵合金基自润滑复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供了一种高熵合金基自润滑复合材料及其制备方法，属于润滑材料技术领域。本发明利用放电等离子烧结先制备具有多孔结构的高熵合金块体，然后通过真空浸渍将前驱体溶液浸入到多孔高熵合金块体的孔隙中，最后利用水热反应原位生成Ag纳米颗粒，使Ag纳米颗粒均匀负载到多孔高熵合金的孔隙和表面，相比现有的将高熵合金粉末和银粉末混合进行烧结制备高熵合金自润滑复合材料，本发明提高了Ag的分散性，降低了高熵合金的摩擦系数。

技术领域

本发明涉及润滑材料技术领域，尤其涉及一种高熵合金基自润滑复合材料及其制备方法。

背景技术

高熵合金(HEA)是国内外科学研究的热点之一，具有一些传统合金无法比拟的优异性能，如高强度、高硬度、高耐磨、耐腐蚀抗高温氧化和软化性能等。此外，多主元高熵合金的缓慢扩散效应和集体效应也能显著影响合金性能。随着科技的发展，高熵合金基复合材料现已成为高熵合金研究的重要方向。高熵合金具有高混合熵，更容易形成简单固溶体结构，不易形成金属间化合物或其他有序相，当前国内外对高熵合金及其复合材料摩擦学的研究发现，AlCoCrFeNi及AlCoCrMoNi等高熵合金均具有良好的耐磨性，作为耐磨材料具有极大的潜在价值。

但是高熵合金的摩擦系数较高，研究人员通过添加Ag、CaF等润滑剂，可获得摩擦系数和磨损率较低的宽温域耐磨复合材料。然而，当前的高熵合金基自润滑复合材料的制备方法大多为机械球磨，将合金基体与润滑相均匀混粉制备，在此过程中，润滑相为纳米尺度时，极易团聚，难以均匀分散，使得材料性能不均匀，摩擦系数有待进一步降低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种高熵合金基自润滑复合材料及其制备方法，本发明制备的高熵合金基自润滑复合材料具有较低的摩擦系数。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种高熵合金基自润滑复合材料的制备方法，包括以下步骤：

(1)将高熵合金粉末置于模具中进行放电等离子烧结，得到多孔高熵合金块体；

(2)将聚乙烯吡咯烷酮溶液、氢氧化钠溶液和硝酸银溶液混合，进行反应，得到前驱体溶液；

(3)将所述多孔高熵合金块体置于前驱体溶液中进行真空浸渍，然后进行水热反应，得到高熵合金基自润滑复合材料；所述水热反应的温度为150～210℃；

所述步骤(1)和步骤(2)没有先后顺序。

优选的，所述高熵合金粉末的粒径为50～120μm。

优选的，所述步骤(2)反应的时间为20～50min。

优选的，所述放电等离子烧结的温度为800～1000℃，压力为5～15MPa，保温时间为8～15min。

优选的，制备前驱体溶液时，以质量份数计，所述氢氧化钠为5～20份，硝酸银为10～30份，聚乙烯吡咯烷酮为15～25份。

优选的，所述聚乙烯吡咯烷酮溶液的浓度为20～50g/L，所述氢氧化钠溶液的浓度为5～10g/L，所述硝酸银溶液的浓度为8～20g/L。

优选的，所述真空浸渍的压力为-0.1～0.1MPa。

优选的，所述水热反应的保温时间为12～20h。

优选的，重复进行所述真空浸渍和水热反应2～7次。

本发明提供了上述方案所述制备方法制备得到的高熵合金基自润滑复合材料，包括多孔高熵合金基体和分布于所述多孔高熵合金基体孔内和表面的Ag纳米颗粒。