本發(fā)明屬于合金材料制造，具體涉及一種耐磨合金材料及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鋁鋰合金作為一種輕質(zhì)高強(qiáng)度材料，因其低密度、高彈性模量和良好的耐腐蝕性，在航空航天、汽車、船舶等對重量有嚴(yán)格要求的高端制造行業(yè)中得到了廣泛應(yīng)用。例如，在航空航天領(lǐng)域，鋁鋰合金被用于制造飛機(jī)結(jié)構(gòu)件和衛(wèi)星部件，不僅減輕了飛行器的重量，提高了燃油效率，還延長了飛行器的使用壽命。然而，標(biāo)準(zhǔn)鋁鋰合金在實(shí)際應(yīng)用中存在耐磨性不足的問題，特別是在高速旋轉(zhuǎn)部件、滑動(dòng)接觸面等需要承受較高機(jī)械應(yīng)力的場合，容易出現(xiàn)磨損，導(dǎo)致零件失效或壽命縮短，嚴(yán)重影響設(shè)備的運(yùn)行效率并增加維護(hù)成本。具體來說，鋁鋰合金在這些關(guān)鍵部位的磨損問題表現(xiàn)得尤為明顯。例如，在飛機(jī)的發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、傳動(dòng)軸和軸承等高速旋轉(zhuǎn)部件中，由于長時(shí)間的高速運(yùn)轉(zhuǎn)和頻繁的啟停操作，這些部件會(huì)受到極大的摩擦和磨損。磨損不僅會(huì)導(dǎo)致零件尺寸和形狀的變化，影響其機(jī)械性能，還可能引起疲勞裂紋的產(chǎn)生，最終導(dǎo)致零件的斷裂和失效。此外，在汽車的變速器、差速器和懸掛系統(tǒng)中，鋁鋰合金部件同樣面臨類似的磨損問題，尤其是在惡劣的工作環(huán)境下，如高溫、高濕度和腐蝕性介質(zhì)中，磨損情況會(huì)更加嚴(yán)重。因此，基于上述問題，研發(fā)一種耐磨、耐腐蝕的鋁合金材料是極其有必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、針對現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，本發(fā)明的目的在于提供一種耐磨合金材料及其制備方法。

2、本發(fā)明所述的技術(shù)效果通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的：一種耐磨合金材料，其組成包括基體合金和增強(qiáng)相材料，所述基體合金包括以下按質(zhì)量百分?jǐn)?shù)計(jì)算的元素：鋰1.5～3wt％、鎂0.5～2.2wt％、銅1.5～2.8wt％、錳0.25～0.45wt％、鎘0.1～0.5wt％、鈧0.05～0.08wt％、不可避免的雜質(zhì)元素小于等于0.2wt％、余量為鋁；所述增強(qiáng)相材料用量占比為基體合金材料的1.5～5wt％。

3、優(yōu)選地，所述基體合金的元素組成為al-li-cu-mg-mn。

4、優(yōu)選地，所述增強(qiáng)相材料包括以下按質(zhì)量份的原料組成：40～50份改性二硫化鉬顆粒、20～30份石墨、10～20份二元酸酯、0.2～0.3份抗氧化劑。

5、優(yōu)選地，所述抗氧化劑是2,6-二叔丁基對甲酚、二苯胺和n-苯基-α-萘胺中的任意一種。

6、優(yōu)選地，所述改性二硫化鉬的具體制備步驟如下：

7、a1：將乙酰丙酮鈦酸酯加入無水乙醇中，0.1m鹽酸溶液調(diào)節(jié)ph至4～5，以300rpm攪拌反應(yīng)30～60min，獲得1～2wt％的偶聯(lián)劑溶液；將二硫化鉬加入到無水乙醇中，超聲處理，分散均勻，獲得10wt％二硫化鉬分散液；

8、a2：將步驟a1中制備的偶聯(lián)劑溶液以1～5ml/min的速度緩慢滴加到二硫化鉬分散液中，室溫下持續(xù)攪拌2～4h，然后5000rpm離心10min，無水乙醇重復(fù)洗滌三次，60℃真空干燥12h，獲得改性二硫化鉬顆粒；

9、優(yōu)選地，步驟a2中，所述偶聯(lián)劑溶液和二硫化鉬分散液的體積用量之比為0.5～1:5。

10、優(yōu)選地，本發(fā)明的另一方面在于提供一種耐磨合金材料的制備方法，具體制備步驟如下：

11、s1：根據(jù)上述原料比例稱取al-li中間合金、純mg、純cu、al-mn中間合金、純cd、al-sc中間合金以及純al；

12、s2：在高純氬氣保護(hù)下，將步驟s1中的純al加入石墨坩堝中，升溫至750～800℃熔化，然后依次加入步驟s1中的al-li中間合金、純mg、純cu、al-mn中間合金、純cd和al-sc中間合金，緩慢攪拌均勻溶解，除氣處理，獲得熔體；

13、s3：將步驟s2中制備的熔體降溫，然后在300rpm的攪拌速度下，緩慢加入加熱至200℃的改性二硫化鉬顆粒，繼續(xù)攪拌10～15min，獲得復(fù)合熔體；將復(fù)合熔體降溫至700℃，鑄型預(yù)熱至150～200℃，在氮?dú)夥諊Ｗo(hù)下，將復(fù)合熔體澆注到鑄型中鑄造，鑄造完成后，鑄件自然冷卻至室溫；

14、s4：將步驟s3中制備的鑄件加熱至520～540℃，維持溫度2～4h后，快速淬火至室溫，時(shí)效處理，獲得復(fù)合材料；

15、s5：將步驟s4中制備的復(fù)合材料進(jìn)行拋光處理后用無水乙醇200w超聲處理15min，自然干燥后，固定在真空樣品臺上，引入氬氣，調(diào)節(jié)沉積參數(shù)，dlc涂層沉積厚度1～3μm，沉積完成后，在真空下，200℃退火處理2h，獲得涂層復(fù)合材料；

16、s6：將抗氧化劑加入到二元酸酯中，攪拌混合均勻，獲得潤滑油，將步驟s5中制備的涂層復(fù)合材料加入到真空浸漬設(shè)備中，抽真空至-0.08mpa，保持30min后，緩慢加入潤滑油，恢復(fù)常壓，處理15～30min，然后使用無水乙醇輕輕洗滌，在室溫下靜置12h，獲得合金材料。

17、優(yōu)選地，步驟s2中，所述除氣處理為通入氬氣并靜置10～15min；

18、優(yōu)選地，步驟s3中，所述熔體降溫溫度為720℃；

19、優(yōu)選地，步驟s4中，所述時(shí)效處理為將淬火后的材料加熱至150～180℃，保溫10～15h；

20、優(yōu)選地，步驟s5中，所述拋光處理后需達(dá)到ra?0.1μm粗糙度；所述沉積參數(shù)為ch4流速20sccm，h2流速5～10sccm，n2流速2～5sccm，壓力控制0.5～1pa；所述dlc涂層沉積參數(shù)為基體溫度200℃下，脈沖電壓-600v，脈沖頻率1000hz。

21、本發(fā)明的有益效果如下：

22、本發(fā)明利用偶聯(lián)劑對二硫化鉬(mos2)顆粒進(jìn)行改性，顯著增強(qiáng)顆粒與鋁鋰合金基體的結(jié)合力，促進(jìn)顆粒在基體中的均勻分散，防止團(tuán)聚和局部磨損；增強(qiáng)的粘附性減少了摩擦過程中顆粒的脫落，延長了潤滑效果的持續(xù)時(shí)間，同時(shí)降低了因顆粒流失導(dǎo)致的表面磨損。在合金表面施加硬度接近天然金剛石的類金剛石碳(dlc)涂層，提供卓越耐磨性；即使在高應(yīng)力條件下，涂層仍能保持完整，保護(hù)基體材料；隨著dlc涂層的磨損，下層的mos2顆粒逐漸暴露，釋放潤滑成分，接替涂層的潤滑功能，通過涂層磨損和顆粒釋放的協(xié)同作用，延長潤滑效果。在納米涂層中引入微米級孔隙結(jié)構(gòu)，有效地儲(chǔ)存潤滑油；摩擦過程中，由于溫度升高或接觸壓力增加，潤滑油從微孔中逐步釋放，在表面形成薄油膜，提供即時(shí)潤滑，潤滑油的緩釋降低了摩擦界面的溫度，減少了因摩擦熱引起的材料熱變形，進(jìn)而延長dlc涂層的使用壽命。微孔結(jié)構(gòu)還可有效緩解局部應(yīng)力集中，防止涂層裂紋的形成和擴(kuò)展，增強(qiáng)整體韌性，降低剝落風(fēng)險(xiǎn)，高溫穩(wěn)定的潤滑油，配合抗氧化劑和抗磨添加劑，能抵抗摩擦熱導(dǎo)致的分解，抑制高溫環(huán)境下的氧化和降解，在摩擦表面形成抗磨保護(hù)膜，即使在高溫、高摩擦條件下也能保持低摩擦。這種雙重潤滑機(jī)制下，微孔中的潤滑油和逐漸暴露的mos2顆粒協(xié)同作用，顯著降低了不同工況下的摩擦系數(shù)，使材料在啟動(dòng)、停止和持續(xù)摩擦?xí)r均保持低摩擦狀態(tài)；潤滑油適用于較低溫度和中等壓力，mos2顆粒則在高溫高壓下表現(xiàn)出色，使材料在廣泛的溫度和壓力范圍內(nèi)保持優(yōu)異的潤滑性能。dlc涂層在完整時(shí)提供高強(qiáng)度和耐磨保護(hù)；在逐漸磨損時(shí)，依靠固體潤滑劑和潤滑油的緩釋，持續(xù)維持摩擦面的潤滑；潤滑油的緩釋和固體潤滑劑的分階段釋放，防止?jié)櫥瑒┑目焖傧模@著延長材料的耐磨壽命。改性mos2顆粒、dlc涂層、微孔結(jié)構(gòu)和高溫穩(wěn)定潤滑油協(xié)同增強(qiáng)材料的耐磨性和自潤滑性能，即使在極端高溫高壓環(huán)境中，材料也能保持穩(wěn)定持久的潤滑效果。