一種氧化鋯基高溫自潤滑塊體材料的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種氧化鋯基高溫自潤滑塊體材料。本發明使用部分穩定ZrO2、Mo、BaF2-CaF2等粉體，經真空熱壓燒結，制備了ZrO2-Mo-BaF2-CaF2高溫自潤滑塊體材料。材料密度為6.00-6.30g/cm3，硬度為1200-900MPa。在室溫至1000℃，摩擦系數為0.24-0.45，其中800℃-1000℃摩擦系數為0.24-0.32,具有顯著的自潤滑特性。材料作為高溫耐磨部件使用。
【專利說明】一種氧化鋯基高溫自潤滑塊體材料
【技術領域】
[0001]本發明敘述了一種氧化鋯基高溫自潤滑塊體材料。
【背景技術】
[0002]宇航、交通運輸和能源等工業部門的激烈競爭，對材料的耐磨性、耐腐蝕性、抗疲勞和高溫性能等提出了愈來愈苛刻的要求，在-100— 1000°C較廣的溫度范圍、在高轉速、重載荷條件下工作時，零部件一般不能采用潤滑油和潤滑脂進行潤滑，而必須采用新型的固體潤滑材料。而航空航天以及核能等高【技術領域】的發展，使得材料在高溫條件下的摩擦、磨損和潤滑問題日益受到重視，迫切要求發展相適應的高溫自潤滑材料。
[0003]中國專利CN 102173716 A公開了一種類陶瓷耐高溫摩擦材料及其制備方法。該材料的摩擦系數在0.40-0.70之間，最高使用溫度不超過400°C。中國專利號CN 102433101A公布了一種復合增強陶瓷型耐高溫摩擦材料。該材料在350°C時摩擦系數為0.40，最高使用溫度同樣不超過400°C。中國專利號是CN 1594621 A公布了一種銅基粉末冶金摩擦材料。該材料摩擦系數在0.30-0.65之間，室溫和300°C時磨損較小，100-300°C和300°C以上時磨損較大，可在500°C及以下溫度使用。由此可見目前公布的材料其使用溫度多集中在500°C以下，遠不能滿足現代社會的發展，目前急需一種可以在800-1000°C的溫度下使用的高溫耐磨材料。

【發明內容】

[0004]本發明的目的在于提供一種氧化鋯基高溫自潤滑塊體材料。
[0005]本發明使用部分穩定Zr02、Mo、BaF2-CaF2等粉體，經真空熱壓燒結，制備了ZrO2-Mo-BaF2-CaF2高溫自潤滑塊體材料。
[0006]一種氧化鋯基高溫自潤滑塊體材料，其特征在于該材料通過下列步驟來制備:
A分別稱取質量百分數為BaF2 62%和CaF2 38%的粉體，球磨混勻，用20_30MPa的壓力將混合反應物料在金屬模具中壓為反應胚體；把胚體放入石墨模具中用真空熱壓爐燒結，在燒結溫度為900°C -1lOO0C，保溫10-30分鐘的條件下制備得到BaF2-CaF2塊體，粉碎得到BaF2-CaF2 粉體；
B分別稱取摩爾百分數為ZrO2 97%和Y2O3 3%的粉體，在高能球磨中機械合金化30-60小時制備部分穩定ZrO2 ；
C分別稱取質量百分數為Mo 5-30%, BaF2-CaF2 5-30%,部分穩定ZrO2為余量的粉體，球磨混勻；把混合好的粉體放入石墨模具中用真空熱壓爐燒結，在燒結溫度為IlOO0C -1400°c，保溫20-60分鐘，加25_45MPa壓力的條件下制備得到ZrO2-BaF2-CaF2-Mo高溫自潤滑塊體材料。
[0007]本發明使用ZrO2陶瓷作為基體相，利用Mo來強化基體，用BaF2-CaF2共晶作為高溫固體潤滑劑來提供高溫潤滑，從而得到摩擦和磨損性能均較優異的ZrO2陶瓷。
[0008]該方法所需設備簡單、周期短、成本低，制備的材料具有優異的高溫(IOO(TC)摩擦學性能。
[0009]采用排水法進行密度測試，材料密度為6.00-6.30 g/cm3。硬度測定條件為載荷1000 g，作用時間10 s，材料的硬度為900-1200MPa。 [0010]采用HT-1000高溫摩擦實驗機測試摩擦系數，用表面粗糙度計測磨損率，滑動速度為0.2 m/s，載荷10N，對偶材料為SiC陶瓷，測試溫度為室溫，600°C，800°C，1000°C。在1000°C時，材料的摩擦系數為0.24-0.32，磨損率為9.46X 10-5_6.28X l()-4mm3/Nm。本發明制備的材料性能的離散度不大于10%，材料性能重現性好。
[0011]本發明材料可以在航空航天、能源以及核能等高【技術領域】作為高溫耐磨部件使用。
【具體實施方式】
[0012]實施例1:
A分別稱取質量百分數為BaF2 62%和CaF2 38%的粉體，球磨混勻，用30MPa的壓力將混合反應物料在金屬模具中壓為反應胚體；把胚體放入石墨模具中用真空熱壓爐燒結，在燒結溫度為900°C，保溫30分鐘的條件下制備得到BaF2-CaF2塊體，粉碎得到BaF2-CaF2粉體；B分別稱取摩爾百分數為ZrO2 97%和Y2O3 3%的粉體，在高能球磨中機械合金化60小時制備部分穩定ZrO2 ；
C分別稱取質量百分數為Mo 10%, BaF2-CaF2 5%，部分穩定ZrO2為余量的粉體，球磨混勻。把混合好的粉體放入石墨模具中用真空熱壓爐燒結，在燒結溫度為1400°C，保溫30分鐘，加25MPa壓力的條件下制備得到Zr02-10Mo-5BaF2-CaF2高溫自潤滑塊體材料。其摩擦學性能見表1。
[0013]
表 I
【權利要求】
1.一種氧化鋯基高溫自潤滑塊體材料，其特征在于該材料通過下列步驟來制備: A分別稱取質量百分數為BaF2 62%和CaF2 38%的粉體，球磨混勻，用20_30MPa的壓力將混合反應物料在金屬模具中壓為反應胚體；把胚體放入石墨模具中用真空熱壓爐燒結，在燒結溫度為900°C -1lOO0C，保溫10-30分鐘的條件下制備得到BaF2-CaF2塊體，粉碎得到BaF2-CaF2 粉體； B分別稱取摩爾百分數為ZrO2 97%和Y2O3 3%的粉體，在高能球磨中機械合金化30-60小時制備部分穩定ZrO2 ； C分別稱取質量百分數為Mo 5-30%, BaF2-CaF2 5-30%,部分穩定ZrO2為余量的粉體，球磨混勻；把混合 好的粉體放入石墨模具中用真空熱壓爐燒結，在燒結溫度為IlOO0C -1400°c，保溫20-60分鐘，加25_45MPa壓力的條件下制備得到ZrO2-BaF2-CaF2-Mo高溫自潤滑塊體材料。
【文檔編號】C22C1/05GK103540821SQ201210240160
【公開日】2014年1月29日 申請日期:2012年7月12日 優先權日:2012年7月12日
【發明者】畢秦嶺, 劉維民, 孔令乾, 楊軍 申請人:中國科學院蘭州化學物理研究所