一種銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料及其制備工藝的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)用銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料，其特征在于，原料包括摻雜鎳粉的銅基粉末，各成分的質(zhì)量百分比為：0.5～4鎳和89～98.5銅。本發(fā)明還提供了一種制備該材料的工藝，其特征在于，包括以下步驟：按如下質(zhì)量百分比稱(chēng)取各種粉末：0.5～4鎳、0.5～4石墨、0.5～3二硫化鉬、余量為銅；混合均勻后加入航空煤油，混合均勻；混合料經(jīng)壓制后形成壓坯；將壓坯固定在支撐鋼背上，通過(guò)加壓燒結(jié)獲得銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料。應(yīng)用本發(fā)明所制得的自潤(rùn)滑耐磨材料的使用壽命和可靠性滿(mǎn)足直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的使用要求。適于工業(yè)化生產(chǎn)。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料及其制備工藝
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明公開(kāi)了銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料及其制備工藝，特別是指適用于直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)用的銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料及其制備工藝。屬于粉末冶金材料制備【技術(shù)領(lǐng)域】。
技術(shù)背景
[0002]傳動(dòng)系統(tǒng)是直升機(jī)關(guān)鍵運(yùn)動(dòng)部件之一，其性能的優(yōu)劣直接反映直升機(jī)的整體性能和可靠性，其中，耐磨部件起到將兩個(gè)不同轉(zhuǎn)速、不同材料的零件分開(kāi)和滑動(dòng)支承的作用，承受較大的扭轉(zhuǎn)力，其通常在油潤(rùn)滑狀態(tài)下工作，當(dāng)潤(rùn)滑系統(tǒng)故障或失效時(shí)，整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)處于干運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)，此時(shí)，要求耐磨構(gòu)件具有一定的干運(yùn)轉(zhuǎn)能力，以確保直升機(jī)能安全返艦。
[0003]國(guó)外航空發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)高性能傳動(dòng)系統(tǒng)的技術(shù)保密性極強(qiáng)，嚴(yán)禁核心技術(shù)向我國(guó)出口或轉(zhuǎn)移，并形成了對(duì)直升機(jī)傳動(dòng)技術(shù)和全球市場(chǎng)的壟斷，使得我國(guó)傳動(dòng)系統(tǒng)的總體水平不高。目前，歐洲直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)主減TBO (在規(guī)定的條件下，產(chǎn)品從開(kāi)始使用到首次翻修的工作時(shí)間)達(dá)到2000小時(shí)以上，干運(yùn)轉(zhuǎn)達(dá)到30分鐘，而我國(guó)直升機(jī)的主減TBO僅為國(guó)外TBO的五分之一，對(duì)干運(yùn)轉(zhuǎn)能力無(wú)要求。國(guó)內(nèi)直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)的耐磨構(gòu)件采用鑄造錫青銅材料，使用中存在干運(yùn)轉(zhuǎn)能力差，正常潤(rùn)滑條件下存在過(guò)度磨損和構(gòu)件斷裂現(xiàn)象，無(wú)法形成支撐作用，嚴(yán)重影響直升機(jī)的飛行安全。
[0004]隨著我國(guó)對(duì)直升機(jī)性能要求的不斷提高，傳動(dòng)系統(tǒng)所面臨的服役條件和工況越發(fā)嚴(yán)苛，現(xiàn)有鑄造錫青銅材料已無(wú)法滿(mǎn)足直升機(jī)的各項(xiàng)性能要求，因此，研發(fā)新的滿(mǎn)足直升機(jī)服役條件的自潤(rùn)滑耐磨材料成為必要。常用的耐磨材料包括:高分子材料、陶瓷材料、燒結(jié)鐵基材料和燒結(jié)銅基材料，高分子材料強(qiáng)度低，使用溫度低(不超過(guò)100°c)，使用壽命短，自潤(rùn)滑能力不足；陶瓷材料雖有較高的抗彎性能和斷裂韌性，但其抗沖擊性能較差，干運(yùn)轉(zhuǎn)及自潤(rùn)滑能力不足且價(jià)格昂貴，燒結(jié)鐵基材料具有高硬度、韌性好和耐磨性?xún)?yōu)良等優(yōu)點(diǎn)，但與配對(duì)鋼件具有親和性，磨損較大且自潤(rùn)滑能力差，以上材料均不適合作為直升機(jī)耐磨自潤(rùn)滑材料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)之不足而提供一種組分配比合理、是為了解決直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)耐磨構(gòu)件的使用壽命及可靠性等問(wèn)題，提供一種直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)用粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料及其制備工藝，使材料滿(mǎn)足使用壽命和可靠性要求。
[0006]本發(fā)明一種銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料，包括下述組分，按質(zhì)量百分比組成:
[0007]鎳0.5 ~4
[0008]石墨0.5 ~4
[0009]二硫化鑰 0.5~3，余量為銅。
[0010]本發(fā)明一種銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料，所述鎳的粒度為100~200目，石墨的粒度為50~100目，二硫化鑰膠粒粉劑，純度≥96%，銅的粒度為100~200目。[0011]本發(fā)明一種銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料的制備工藝，包括以下步驟:
[0012]按設(shè)計(jì)的銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料組分配比分別稱(chēng)取各組分，混合均勻，得到混合料，向混合料中添加航空煤油并混合均勻后，壓制、保護(hù)氣氛燒結(jié)，得到粉末冶金耐磨材料。
[0013]本發(fā)明一種銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料的制備工藝，航空煤油的添加量占混合料體積的I~3%。
[0014]本發(fā)明一種銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料的制備工藝，所述壓坯的壓制壓力為200 ~300MPa。
[0015]本發(fā)明一種銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料的制備工藝，所述燒結(jié)工藝條件為:控制燒結(jié)爐內(nèi)壓力為O~0.1MPa,升溫至450~600°C后，控制燒結(jié)爐內(nèi)壓力為0.2~0.28MPa，繼續(xù)升溫至830~880°C，保溫2-3小時(shí)。
[0016]本發(fā)明一種銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料的制備工藝，所述保護(hù)氣氛為氫氣或氮?dú)狻?br> [0017]有益效果:
[0018]本發(fā)明在材料設(shè)計(jì)方面，采用了鎳粉作為合金組元的銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料，獲得了新的材料基體；并且采用二硫化鑰獲得了所需要的良好的自潤(rùn)滑效果；采用梯度升溫和分階段加壓的加壓燒結(jié)方式，保證材料的致密化和各組元反應(yīng)充分；本發(fā)明獲得的自潤(rùn)滑耐磨材料的主要物理機(jī)械性能見(jiàn)表1。本發(fā)明獲得的自潤(rùn)滑耐磨材料能滿(mǎn)足直升機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)耐磨構(gòu)件的使用壽命及 可靠性要求(具體性能見(jiàn)實(shí)施例)。
[0019]表1自潤(rùn)滑耐磨材料主要物理機(jī)械性能
[0020]
【權(quán)利要求】
1.一種銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料，包括下述組分，按質(zhì)量百分比組成: 鎳0.5~4 石墨0.5~4 二硫化鑰 0.5~3，余量為銅。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料，其特征在于:所述鎳的粒度為100~200目，石墨的粒度為50~100目，二硫化鑰膠粒粉劑，純度≥96%，銅的粒度為100~200目。
3.如權(quán)利要求1或2所述的一種銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料的制備工藝，包括以下步驟: 按設(shè)計(jì)的銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料組分配比稱(chēng)取各原料，混合均勻，得到混合料，向混合料中添加航空煤油并混合均勻后，壓制、保護(hù)氣氛燒結(jié)，得到粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料的制備工藝，其特征在于:航空煤油的添加量占混合料體積的I~3%。
5.根據(jù)權(quán)利要求3 所述的一種銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料的制備工藝，其特征在于:所述壓坯的壓制壓力為200~300MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料的制備工藝，其特征在于:所述燒結(jié)工藝條件為:控制燒結(jié)爐內(nèi)壓力為O~0.1MPa,升溫至450~600°C后,控制燒結(jié)爐內(nèi)壓力為0.2~0.28MPa繼續(xù)升溫至830~880°C，保溫2_3小時(shí)。
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種銅基粉末冶金自潤(rùn)滑耐磨材料的制備工藝，其特征在于:所述保護(hù)氣氛為氫氣或氮?dú)狻?br> 【文檔編號(hào)】C22C32/00GK103555989SQ201310498997
【公開(kāi)日】2014年2月5日 申請(qǐng)日期:2013年10月22日 優(yōu)先權(quán)日:2013年10月22日
【發(fā)明者】姚萍屏, 熊擁軍 申請(qǐng)人:中南大學(xué)