一種以Mo-B-O板狀晶體為潤滑相的新型TiAl基自潤滑材料及制備方法
【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及一種以Mo-B-O板狀晶體為潤滑相的新型TiAl基自潤滑材料及制備方法。
【背景技術】
[0002]與傳統(tǒng)高溫合金相比，TiAl基金屬間化合物具有低密度、優(yōu)良的高溫強度、高比剛度和良好的抗氧化性能。([1]F.A.Guo, V.Ji, Y.G.Zhang, C.Q.Chen.A study of mechanicalproperties and microscopic stress of a two-phase TiAl—based intermetallicalloy.Materials Science and Engineering, A 315(2001) 195-201)。除了這些性能的優(yōu)異性外，TiAl金屬間化合物的摩擦學性能也有許多研宄并有文章報道([2] Jun Cheng, YuanYu, Licai Fu,Fei Li, Zhuhui Qiao, Jinshan Li, Jun Yang, Weimin Liu.Effect ofTiB2On dry-sliding tribological properties of TiAl intermetallics.TribologyInternat1nal,62(2013)91-99 ； [3]Xianjuan Pang,Lei Shi, Peng Wang,YanqiuXia, Weimin Liu.Effects of Al incorporat1n on the mechanical and tribologicalproperties of Ti—doped a_C:H films deposited by magnetron sputtering.CurrentApplied Physics, 11 (2011)771-775)。為了更好地增強材料的摩擦學性能，目前多采用添加潤滑相這一方式來實現(xiàn)。優(yōu)良的潤滑相不僅具備良好的潤滑性和耐磨性，而且易于制備，能耗較低。因此，尋找合適的潤滑相來制備優(yōu)異摩擦性能的TiAl基金屬間化合物一直是該領域技術人員研宄的熱點。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本
【發(fā)明內(nèi)容】
提供了一種以Mo-B-O板狀晶體為潤滑相的新型TiAl基自潤滑材料及制備方法。將Mo-B-O板狀晶體與TiAl基體進行放電等離子燒結，所得自潤滑材料具有良好的摩擦學性能，而且制備過程易于控制，方法簡單，結果穩(wěn)定。
[0004]為了實現(xiàn)這一目的，采取的技術方案為:
[0005]一種以Mo-B-O板狀晶體為潤滑相的新型TiAl基自潤滑材料，它由Ti粉、Al粉及Μο_Β_0板狀晶體制備而成，其中T1:A1摩爾比為1: 1，加入Μο_Β_0板狀晶體的質(zhì)量為Ti粉和Al粉總質(zhì)量的l-2wt.% ο
[0006]一種以Mo-B-O板狀晶體為潤滑相的新型TiAl基自潤滑材料的制備方法，它包括如下步驟:
[0007]I)按鉬酸銨:硼粉的摩爾比=1:5，選取鉬酸銨粉和硼粉，純度為99.9%，將鉬酸銨粉和硼粉行星球磨混合，得到潤滑相混料，混料的平均粒徑為20-50 μπι;
[0008]2)將球磨后混料采用氣氛爐燒結，保護氣體為氬氣，燒結過程中通入氧氣量為100-300ml/min,得到所述的Mo-B-O板狀晶體潤滑相，所述Mo-B-O板狀晶體潤滑相厚度為5 μ m ；
[0009]3)按T1:A1摩爾比為1:1選取Ti粉和Al粉，按Ti粉和Al粉總質(zhì)量的l_2wt.%選取上述Mo-B-O板狀晶體潤滑相，將Mo-B-O板狀晶體潤滑相與Ti粉和Al粉混合得到配料；
[0010]4)將上述配料置于振動混料機內(nèi)混合，得到燒結配料；
[0011]5)將燒結配料采用放電等離子燒結得到所述的以Mo-B-O板狀晶體為潤滑相的新型TiAl基自潤滑材料。
[0012]上述方案中，所述步驟I)將上述潤滑相混料置于球磨機的轉速為100-200轉/分鐘、球料質(zhì)量比為6:1，行星球磨時間為2小時。
[0013]上述方案中，所述步驟2)所述的振動混料外罐為鋼罐，內(nèi)置聚四氟乙烯罐，振動頻率為45Hz，振動力為10000N，振蕩時間為15-20分鐘。
[0014]上述方案中，所述步驟3)放電等離子燒結工藝為:燒結溫度為1100-1200°C、燒結壓力為30-40MPa、真空度為I X 10_2_1 X KT1Pa,保溫時間為5min、保護氣體為氬氣、升溫速率為90-100°C /min,圓柱型石墨模具內(nèi)直徑為20mm。
[0015]上述方案中，所述步驟2)所述的氣氛燒結爐內(nèi)置石墨粉，氣氛燒結工藝為550-650 °C 保溫 2-3h。
[0016]本發(fā)明的優(yōu)點在于:
[0017]1、制備過程穩(wěn)定性好，周期短，材料燒結過程參數(shù)易于控制，制備所得材料性能好。
[0018]2、采用放電等離子燒結方法制備自潤滑材料，效率高，能耗低，制備得到的材料純度較高，致密性好。
[0019]3、本發(fā)明制備的一種以Mo-B-O板狀晶體為潤滑相的新型TiAl基自潤滑材料具有穩(wěn)定優(yōu)良的摩擦學性能。
[0020]綜上所述，本發(fā)明米用Mo-B-O板狀晶體為潤滑相制備新型TiAl基自潤滑材料，所制備的自潤滑材料與板狀晶體結合良好。本材料采用放電等離子燒結等工藝，具有高純度及良好的致密性，以及優(yōu)良的摩擦學性能。制備過程參數(shù)穩(wěn)定，易于控制。本發(fā)明制備過程中所涉及的步驟方法簡單便捷，適用于規(guī)?；可a(chǎn)。
【附圖說明】
[0021]圖1是本發(fā)明的制備工藝流程圖。
[0022]圖2是本發(fā)明實施例1所制備的板狀晶體場發(fā)射掃面電鏡照片。
[0023]圖3是本發(fā)明實施例1所制備的Mo-B-O板狀晶體電子探針照片。
[0024]圖4是本發(fā)明實施例2制得的以Mo-B-O板狀晶體為潤滑相的新型TiAl基自潤滑材料磨痕的電子探針照片。
[0025]圖5和6分別為室溫條件下，測試本發(fā)明實施例1、2、3所制得的以Mo-B-O板狀晶體為潤滑相的新型TiAl基自潤滑材料的摩擦系數(shù)曲線和磨損率曲線，測試條件為:載荷
11.65N、滑動速度0.30m/s、時間60min、摩擦半徑3mm。
[0026]圖7是Mo-B-O板狀晶體能譜圖。
【具體實施方式】
[0027]以下結合附圖和實施例進一步對本發(fā)明進行說明，但本發(fā)明的內(nèi)容不僅僅局限于下面的實施例。
[0028]實施例1:
[0029]如圖1所示，一種以Mo-B-O板狀晶體為潤滑相的新型TiAl基自潤滑材料的制備方法，它包括如下步驟:
[0030]I)按鉬酸銨:硼粉的摩爾比=1:5，選取0.36克鉬酸銨粉和0.10克硼粉，將鉬酸銨粉、硼粉行星球磨混合，得到潤滑相混料；將球磨后配料采用氣氛爐燒結，氣氛燒結爐內(nèi)放置石墨粉，燒結工藝為550°C保溫3h，保護氣體為氬氣，燒結過程中通入氧氣量為150ml/min，得到所述的Mo-B-O板狀晶體潤滑相；
[0031]2)按T1:A1摩爾比為1:1，選取12.8克Ti粉、7.2克Al粉以及Mo-B-O板狀晶體0.2克混合得到配料；
[0032]3)將上述配料置于振動混料機內(nèi)干磨，振動混料外罐為鋼罐，內(nèi)置聚四氟乙烯罐，振動頻率為45Hz，振動力為10000N，振蕩時間為15分鐘，得到燒結配料；
[0033]4)將燒結配料采用放電等離子燒結得到所述的一種以Mo