技术摘要：
本发明公开一种以LiPbAg‑BC为调控剂具有自润滑特性与润滑自调控功能材料的制备方法：以TiNiAlZrNbSiMoY为基体材料，AuCdSe‑MoO为固体润滑相，LiPbAg‑BC为调控剂，利用超高温高压气体喷射技术制备TiNiAlZrNbSiMoY与AuCdSe‑MoO球形结构粉末，借助金属激光烧结成型技  全部
背景技术：
由于机械零部件在工作的过程中，相互接触的配对副间总是处于承受载荷和遭受 磨损的状态【自润滑材料的研究现状[J]，柳红豆  杨爱民  刘峰，热加工工艺，2018，(2)：5- 10】，而机械零部件承载和磨损是影响零部件的工作性能、工作质量、机械效率和使用寿命 的重要因素【固体自润滑材料及其研究趋势[J]，杨威锋，润滑与密封，2007，32(12):118- 120】。TiNiAlZrNbSiMoY作为一种新型合金材料，具有组织结构致密、强度高、韧性好、抗腐 蚀性能优异和抗疲劳强度高等优点，在极端工况条件下如高温、高载、强辐射等条件下仍具 有良好的机械性能与力学性能，可用于汽车零部件、航空航天发动机、高精密零件和其他先 进制造业的生产中。可是TiNiAlZrNbSiMoY合金在极端服役工况下耐摩擦磨损性能较差，限 制了其在机械工业领域中的广泛应用。采用金属激光烧结技术制备微孔流道结构的 TiNiAlZrNbSiMoY-AuCdSe-MoO自润滑复合材料，利用真空压力熔渗技术将LiPbAg-BC调控 剂填充于微孔流道，借助AuCdSe-MoO良好的自润滑特性与LiPbAg-BC杰出的润滑调控功能， 使TiNiAlZrNbSiMoY基材料在极端服役工况下仍具有良好的摩擦学性能与调控功能。并且 本发明涉及的一种以LiPbAg-BC为调控剂具有自润滑特性与润滑自调控功能材料的制备方 法简易，操作简单。
技术实现要素：
本发明涉及到的科学技术与拟解决的关键科学问题能够推进TiNiAlZrNbSiMoY基 材料在航空航天等先进科学领域的广泛应用，弥补了现有润滑技术的不足，提供了一种新 型自润滑材料设计思路与制造方法，使制备出的TiNiAlZrNbSiMoY基自润滑材料具有优异 的摩擦学性能，且制备方法简单，易于控制。 本发明为解决上述提出的问题所采用的技术方案为:以TiNiAlZrNbSiMoY为基体 材料，AuCdSe-MoO为固体润滑相，LiPbAg-BC为调控剂，利用超高温高压气体喷射技术制备 TiNiAlZrNbSiMoY与AuCdSe-MoO球形结构粉末，借助金属激光烧结成型技术制备具有微孔 流道结构TiNiAlZrNbSiMoY-AuCdSe-MoO自润滑材料，利用真空压力熔渗调控剂于微孔流 道，用以实现AuCdSe-MoO固体润滑相对TiNiAlZrNbSiMoY基复合材料的润滑，以及调控剂 LiPbAg-BC对TiNiAlZrNbSiMoY-AuCdSe-MoO基复合材料润滑性能的调控。 基体材料TiNiAlZrNbSiMoY与固体润滑相AuCdSe-MoO质量比(wt.%)为1:(0 .2~ 0.9)，其中TiNiAlZrNbSiMoY基体材料元素质量比(wt.%)为10:16:6:5:3:0.45:0.4:0.3；固 体润滑相AuCdSe与MoO质量比(wt.%)为1:(0.2~0.5)，AuCdSe元素质量比(wt.%)为3:2:(3~ 5)，MoO元素质量比(wt.%)为1:(2~5)，LiPbAg-BC为TiNiAlZrNbSiMoY基自润滑材料润滑性 4 CN 111575570 A 说　明　书 2/6 页 能调控剂，基体材料TiNiAlZrNbSiMoY与调控剂LiPbAg-BC质量比(wt.%)为2:(0.1~0.3)，其 中LiPbAg与BC质量比(wt.%)为20:3，LiPbAg原子比(at.%)为2:3:(5~8)，BC原子比(at.%)为 2:(1~3)，利用超高温高压气体喷射技术、激光烧结成型以及真空压力熔渗方法，制得一种 以AuCdSe-MoO为固体润滑相，LiPbAg-BC为调控剂，TiNiAlZrNbSiMoY为基体的自润滑材料。 将Ti、Ni、Al、Zr、Nb、Si、Mo与Y粉末振动混合后，利用超高温高压气体喷射技术制 备微观球形粉末，用作TiNiAlZrNbSiMoY基体材料原始粉末；将层状MoO粉末混合于Au、Cd、 Se粉中，利用超高温高压气体喷射技术制备球形固体润滑相AuCdSe-MoO，利用激光烧结成 型制备具有微孔流道的TiNiAlZrNbSiMoY-AuCdSe-MoO自润滑复合材料，将纳米颗粒BC与 Li、Pb、Ag粉末均匀混合，得到LiPbAg-BC调控剂，并将其利用真空压力熔渗于微孔流道，对 自润滑材料摩擦学性能起到调控作用，从而得到一种以AuCdSe-MoO为固体润滑相LiPbAg- BC为调控剂TiNiAlZrNbSiMoY为基体的自润滑复合材料。 所述的以LiPbAg-BC为调控剂具有自润滑特性与润滑自调控功能材料的制备方 法，它包括如下几个步骤： （1）备料与混料：按照上述比例称取Ti、Al、Zr、Nb、Si、Mo、Y单质粉末，用于制作 TiNiAlZrNbSiMoY基体，Au、Cd、Se、MoO粉末，用于制作AuCdSe-MoO固体润滑相，以及Li、Pb、 Ag、BC粉末，用于制作LiPbAg-BC调控剂，利用振动混料机对基体材料、固体润滑相以及调控 剂分别进行振动混合，其中振动频率为10-90Hz，振动力为7000-15000N，振动时间为10- 90min； （2）球形粉末制备：利用超高温高压气体喷射技术将Ti、Ni、Al、Zr、Nb、Si、Mo与Y粉末制 备成一种TiNiAlZrNbSiMoY球形粉末；将Au、Cd、Se与MoO粉末制备AuCdSe-MoO固体润滑相球 形粉末； （3）微孔流道制备：利用步骤（2）所得TiNiAlZrNbSiMoY与AuCdSe-MoO球形粉末，激光烧 结成型具有微孔流道结构TiNiAlZrNbSiMoY-AuCdSe-MoO自润滑复合材料； （4）材料制备：利用步骤（1）中所得的LiPbAg-BC混合粉末，将其真空压力熔渗于微孔流 道，得到一种以AuCdSe-MoO为固体润滑相LiPbAg-BC为调控剂TiNiAlZrNbSiMoY为基体的自 润滑复合材料； 步骤（1）所述的Ti、Al、Zr、Nb、Si、Mo、Y、Au、Cd、Se、Li、Pb与Ag单质粉末粒径为30-60μm， 纯度为95.50-99.99%，层状MoO润滑剂厚度为45-115nm，纳米颗粒BC粒径为50-120nm，步骤 （2）中所述的超高温高压气体喷射技术制备AuCdSe-MoO与TiNiAlZrNbSiMoY球形粉末，其熔 炼温度为900-1700℃，测温方式为红外线测温，真空度为3.8-6.0×10-2Pa，保护气体为氩 气，氩气压力为10-15MPa，最高气体流量为500-600m3/h，冷却液为超纯水，超纯水流量为 20-30m3/h； 步骤（3）中所述TiNiAlZrNbSiMoY基体材料激光烧结功率为95-130W，扫描方式为线扫 描，间距为0.06-0.20μm，线速度为4000-5500mm/s，送粉率为10-15g/min，熔覆厚度为5-15μ m；AuCdSe-MoO固体润滑相激光烧结功率为110-120W，扫描方式为线扫描，速度为4500- 5500mm/s，间距为0.04-0.12μm，送粉率为5-10g/min，单层熔覆厚度为8-15μm； 步骤（4）中所述的真空压力熔渗调控剂LiPbAg-BC于微孔流道，熔渗温度为1300-1500 ℃，保温时间为20-90min，加热功率为90-130kW，升温速率为50-100℃/min，真空度为0.8- 0.9×10-2Pa，施加压力为0.6-0.9Mpa，调控剂LiPbAg-BC填充率为95.50-99.95%。 5 CN 111575570 A 说　明　书 3/6 页 与现有技术相比，本发明的有益效果为: 1、本发明所制备的一种以LiPbAg-BC为调控剂具有自润滑特性与润滑自调控功能的材 料减摩抗磨性能优异，摩擦系数小，磨损率低，且在工况条件突变下摩擦学性能稳定。 2、一种以LiPbAg-BC为调控剂具有自润滑特性与润滑自调控功能的材料，微孔流 道分布规则、尺寸均匀，单孔及多孔间连通性好，调控剂微孔流道中填充率高等，具有良好 的自润滑特性与润滑自调控功能。 3、一种以LiPbAg-BC为调控剂具有自润滑特性与润滑自调控功能的材料制备方法 简单，工艺简单且易于控制，效率高，工艺参数稳定、操作过程易于控制，结果稳定，选用原 材料成本适中，材料环保无污染，可用于大规模机械化、批量化生产。 4、利用激光烧结成型技术制备的TiNiAlZrNbSiMoY基自润滑复合材料晶粒细小， 组织结构致密，晶粒取向一致性较高，具有优异的机械学性能与热力学性能，且能在极端服 役工况的情况下仍具有良好的润滑效果，并在工况突变的情况下具有良好的调控功能。 5、以AuCdSe-MoO为固体润滑相LiPbAg-BC为调控剂TiNiAlZrNbSiMoY基自润滑材 料及其制备方法的研究可以扩大TiNiAlZrNbSiMoY材料在航空航天航宇等工业领域中的应 用，提高其在极端工况下的摩擦学性能，这对于改善极端工况下的固体润滑、调控以及应用 等具有重要的科学意义与工程价值。 附图说明 图1是一种以LiPbAg-BC为调控剂具有自润滑特性与润滑自调控功能的材料制备 工艺流程图。 图2是本发明实施例1所制备的球形粉末AuCdSe-MoO电子探针形貌及其元素分布 图。 图3是本发明实施例2金属激光烧结TiNiAlZrNbSiMoY-AuCdSe-MoO自润滑复合材 料微孔流道扫描电镜形貌图。 图4为本发明实施例2真空压力熔渗LiPbAg-BC调控剂于微孔流道填充状态扫描电 镜形貌图。 图5是本发明实施例2制得的一种以LiPbAg-BC为调控剂具有自润滑特性与润滑自 调控功能材料断面组织结构扫描电镜形貌图。 图6与图7为本发明实施例1、2、3制得的一种以LiPbAg-BC为调控剂具有自润滑特 性与润滑自调控功能的材料摩擦系数与磨损率曲线图。 图8是本发明实施例3制备的一种以LiPbAg-BC为调控剂具有自润滑特性与润滑自 调控功能的材料磨痕电子探针形貌图。 图9是本发明实施例3制得的一种以LiPbAg-BC为调控剂具有自润滑特性与润滑自 调控功能的材料摩擦磨损表面场发射扫描电镜图。