阅读说明：本技术 一种多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法 (Preparation method of TiNiVTaW-based self-lubricating guide rail material with multilayer structure ) 是由 王艳博 李琼 郭娇 陈改荣 陈磊山 贾蒙 于涛 于 2019-10-08 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法,具体过程为：以TiNiVTaW基体合金、SnAgPt合金和多元复合材料为原料,通过逐层设计、分层配比、分层制备、样品处理及叠加成型工艺制得多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料。本发明所制备的多层复合结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料既能满足导轨材料各部分性能要求,又能节省材料相对用量,并且能够显著增强承载能力、抗压能力与耐高温与耐腐蚀等性能。(The invention discloses a preparation method of a TiNiVTaW-based self-lubricating guide rail material with a multilayer structure, which comprises the following specific steps: the TiNiVTaW-based self-lubricating guide rail material with the multilayer structure is prepared by using TiNiVTaW base alloy, SnAgPt alloy and a multi-element composite material as raw materials through the processes of layer-by-layer design, layer-by-layer proportioning, layer-by-layer preparation, sample treatment and superposition molding. The TiNiVTaW-based self-lubricating guide rail material with the multilayer composite structure prepared by the invention can meet the performance requirements of all parts of the guide rail material, can save the relative consumption of materials, and can obviously enhance the performances such as bearing capacity, pressure resistance, high temperature resistance, corrosion resistance and the like.)

一种多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法

技术领域

本发明属于自润滑导轨材料技术领域，具体涉及一种多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法。

背景技术

在现代工业中越来越多的导轨零部件面临着超高温、超高压、多尘等一系列极端工况条件。导轨部件在工作过程中互相接触，因润滑油脂膜的不完整性使其总是处于承受载荷与遭受磨损状态，这将直接影响导轨对于整个机械系统中的直线度、运动精度与可靠性及其服役寿命等工作性能。到目前为止，最常见的导轨是滑动滚珠导轨和滑动滚轮导轨，其润滑方式主要为油润滑或是脂润滑亦或是石墨等固体润滑（李杨,孟佳,姚宁,顾志斌,曹利伟.高强度低阻力绝缘滚轮导轨[J].中国新技术新产品,2019(01):75-76.），并且滑动导轨材质必须由耐用、低摩擦、小磨损、耐高温和耐腐蚀等具有优异性能的材料制备而成，这就对导轨材料的选取有了极高的要求。本发明所制备的多层复合结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料因其独特成分配比等使各层材料拥有不同机械物理与摩擦学性质，使其具有优异的润滑性能、良好的承载能力与抗腐蚀性能，且能够在高低温条件下实现小的发热与高的服役寿命，进而增强了其工程应用范围。

发明内容

本发明为解决现有技术的不足而提供了一种以TiNiVTaW为基体、SnAgPt为抗磨剂、多元复合材料为增强剂的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法，该方法制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料在满足结构强度、硬度和承载能力等要求下仍具有良好的摩擦学性能，并且耐高温与抗腐蚀及其可靠性能力等均显著增强，同时该方法制备周期较短、过程简单、易于操作与控制，最终获得的自润滑导轨材料性能优异，且具有良好的摩檫学性能。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法，其特征在于具体过程为：以TiNiVTaW基体合金、SnAgPt合金和多元复合材料为原料，通过逐层设计、分层配比、分层制备、样品处理及叠加成型工艺制得多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料，该方法制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的摩擦系数为0.14-0.29，磨损率为(2.62-3.53)×10^-7cm³·N^-1·m^-1。

进一步优选，所述多层复合结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料包括四层复合结构，各层结构厚度占总厚度百分比分别为：

第一层即摩擦膜接触层为5%-10%，第一层中TiNiVTaW基体合金的体积分数为4%-6%、SnAgPt合金的体积分数为35%-40%及多元复合材料的体积分数为54%-61%；

第二层即摩擦膜支撑层为8%-12%，第二层中TiNiVTaW基体合金的体积分数为10%-15%、SnAgPt合金的体积分数为35%-40%及多元复合材料的体积分数为45%-60%；

第三层即摩擦膜过渡层为20%-25%，第三层中TiNiVTaW基体合金的体积分数为45%-65%、SnAgPt合金的体积分数为15%-19%及多元复合材料的体积分数为30%-45%；

第四层为53%-67%，第四层为TiNiVTaW基体合金。

进一步优选，所述TiNiVTaW基体合金组成在各层结构中的质量配比不同，具体为：

第一层中TiNiVTaW基体合金由Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y组成，各元素对应的质量比为72:13:7.5:3.5:3:0.25:0.3:0.45；

第二层中TiNiVTaW基体合金由Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y组成，各元素对应的质量比为70:12:8:4:4.5:0.48:0.32:0.7；

第三层中TiNiVTaW基体合金由Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y组成，各元素对应的质量比为73:11:8:4:3:0.24:0.31:0.45；

第四层中TiNiVTaW基体合金由Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y组成，各元素对应的质量比为75:(5-16):(4-7):(3-6):(2-4):(0.32-0.46):(0.2-0.4):(0.2-0.5)。

进一步优选，所述SnAgPt合金组成在各层结构中的质量配比相同，第一层、第二层和第三层中SnAgPt合金各元素Sn、Ag与Pt的质量比均为(25-45):(10-35):(35-40)。

进一步优选，所述多元复合材料组成在各层结构中的体积百分数不同，具体为：

第一层中多元复合材料由4%-8%二硫化钨、3%-7%二硫化钼、2%-6%氧化铈、4%-8%纳米氧化铝、6%-15%陶瓷纤维、3%-7%纳米金刚石、1%-1.5%石墨烯、2%-3%环氧树脂、1%-1.5%石墨、1%-2%芳纶纤维、1%-3%玻璃纤维、2%-4%碳纤维、2%-3%丁晴橡胶粉末、1%-2.5%方解石、1%-2.5%蛇纹石、2%-4%球墨铸铁与5%多层板状晶体MoWCrO组成；

第二层中多元复合材料由2%-5%二硫化钨、3%-6%二硫化钼、3%-5%氧化铈、2%-4%纳米氧化铝、2.5%-6%陶瓷纤维、4%-7%纳米金刚石、0.3%-0.45%石墨烯、2%-5%环氧树脂、0.5%-1.5%芳纶纤维、0.7%-0.9%玻璃纤维，1.5%-4%碳纤维、2%-3%丁晴橡胶粉末、1.5%-2%方解石、2%-4%棕刚玉、1%-3%球墨铸铁与2%-4.5%多层板状晶体MoWCrO组成；

第三层中多元复合材料由1%-3%二硫化钨、1.5%-2%二硫化钼、0.8%-1.5%氧化铈、2%-4%纳米氧化铝、4%-6%纳米金刚石、0.2%-0.5%石墨烯、2.5%-9%陶瓷纤维，1.5%-4%芳纶纤维、0.9%-1.2%玻璃纤维，1.5%-2.1%丁晴橡胶粉末、1%-1.2%方解石、1.5%-3%球墨铸铁与1.5%-3.5%多层板状晶体MoWCrO组成。

进一步优选，所述多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法，其特征在于具体步骤为：

1)按摩尔比为5:(3-4):(1-2)称取钼酸铵粉、钨粉与镉粉，将钼酸铵粉、钨粉与镉粉原料粉末研磨混合，原料粒径为25-30μm；然后采用真空气氛炉烧结，烧结温度为650-750℃、保温时间为3.5-4.5h，保护气体为氩气，在烧结过程通入氧气增强反应，氧气通入量为65-175mL/min，最终得到多层板状晶体MoWCrO；

2)将步骤1)所得到的多层板状晶体MoWCrO与二硫化钨、二硫化钼、氧化铈、纳米氧化铝、陶瓷纤维、纳米金刚石、石墨烯、环氧树脂、陶瓷纤维、石墨、芳纶纤维、玻璃纤维、碳纤维、丁晴橡胶粉末、方解石、蛇纹石、球墨铸铁原料分别按各层结构相应的体积分数进行称取，将得到的各层多元复合材料粉末分类保存备用；

3)将步骤2)所得的各层多元复合材料与TiNiVTaW基体合金、SnAgPt合金按各层结构所需体积百分比混合：第一层，TiNiVTaW基体合金4%-6%、SnAgPt合金35%-40%及多元复合材料54%-61%；第二层，TiNiVTaW基体合金10%-15%、SnAgPt合金35%-40%及多元复合材料45%-60%；第三层，TiNiVTaW基体合金45%-65%、SnAgPt合金15%-19%及多元复合材料30%-45%；第四层，TiNiVTaW基体合金100%；

4)将步骤3)中得到的第一层材料粉末在真空环境下加温，利用酒精沸腾与真空蒸发，用以实现均匀混合与真空干燥，所需条件是真空度为(3.2-3.5)×10^-2Pa，加热温度为55-65℃，沸腾时间为15-18min；第二层材料粉末在真空环境下加温，利用酒精沸腾与真空蒸发，用以实现均匀混合与真空干燥，所需条件是真空度为(3.5-4.2)×10^-2Pa，加热温度为55-70℃，沸腾时间为18-25min；第三层材料粉末则利用振动混料机进行机械混合，所需条件是振动频率均为45-50Hz，振动力均为4500-5500N，振荡时间均为40-45min；第四层材料粉末同样利用振动混料机进行机械混合，所需条件是振动频率均为110-130Hz，振动力均11000-12500N，振荡时间均为55-65min；

5)将步骤4)中的所得到的各层粉末按照一至四层的顺序依次进行热压固化，每层混合粉末按相应的层厚倒入单独模具中压实，所需操作条件为：第一层，施加压制压力为20-25MPa，压制温度为250-300℃，每次保温保压时间200-250min，每隔30-45s放气4-5s，反复进行6-8次操作；第二层，施加压制压力为25-28MPa，压制温度为250-280℃，每次保温保压时间110-130min，每隔25-35s放气1-3s，反复进行4-6次操作；第三层，施加压制压力为23-25MPa，压制温度为220-240℃，每次保温保压时间120-140min，每隔20-30s放气1-2s，反复进行4-6次操作；第四层，施加压制压力为28-32MPa，压制温度为800-950℃，每次保温保压时间100-120min，每隔50s放气2s，反复进行3-5次操作；

6)将步骤5)制成的压片转入直径为30-40mm石墨模具中，利用放电等离子烧结技术制备多层复合材料，放电等离子烧结要求工艺为：烧结温度为1000-1250℃，烧结压力为20-25MPa，保温时间为10-15min，保护气体为氩气，升温速率为200℃/min；

7)将步骤6)中所制得的多层复合压块进行机加工，再按技术要求利用磨削设备进行圆盘磨，磨削工序要求为设备转速45-50r/min；抛光机清理周边的毛刺、飞边和静电喷涂工艺设备转速为440-550r/min，温度为35-400℃，然后进行后处理，最终得到多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料。

与现有的技术相比，本发明的有益效果是：

1、本发明所述的以TiNiVTaW为基体、SnAgPt为抗磨剂、多元复合材料为增强剂的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料是通过梯度结构设计，逐层设计基体材料TiNiVTaW、抗磨剂SnAgPt与增强剂多元复合材料配比，显著提高了多层结构导轨摩擦学性能。

2、本发明所述的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料所用的SnAgPt合金的抗咬合性能突出，耐高温能力强，具有高的抗压性，且易与钢背材料粘结，拥有较好的耐腐蚀性、固化性、嵌入性及相容性。

3、本发明所制备的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料各层中均含有TiNiVTaW基材料，提高了各层间的相容性，使其结构更紧密，解决了普通多层材料各层间高温剥落与易分离的问题。

4、本发明所制备的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料相比于普通导轨材料而言，既能满足导轨材料各部分性能要求，又能节省材料相对用量，并且承载能力高、抗压能力大、耐高温能力强，对解决现代导轨工程应用问题具有重要意义。

附图说明

图1是本发明的制备工艺流程图；

图2是实施例1所制备的多层板状晶体MoWCrO粉末电镜图；

图3是实施例1、2、3制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的摩擦系数曲线图；

图4是实施例1、2、3制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的磨损率柱状图；

图5是实施例2制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的基体与摩擦膜过度层结合状态电镜形貌图；

图6是实施例2制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的摩擦磨损表面的电子探针图；

图7是实施例3制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的摩擦磨损表面的场发射扫描电镜图；

图8是实施例3制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的摩擦磨损3D微观形貌图。

具体实施方式

为更好地对本发明开展研究与验证，需结合以下几个实施例阐明本发明的几个主要研究内容，但本发明不仅仅局限于下面的几个实施例。

下述实施例中的摩擦测试条件为：载荷为5-15N、速度为0.10-0.20m/s、时间为70min和摩擦半径为4.0-4.5mm。

实施例1

一种以TiNiVTaW为基体、SnAgPt为抗磨剂、多元复合材料为增强剂的多层复合结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料，复合形成从第一层到第四层各层厚度逐层减少和润滑调控材料逐层增加的多层复合结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料。

如图1所示，一种多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的制备方法，主要流程包括以下几个步骤：

1)按摩尔比为5:3:2称取钼酸铵粉、钨粉与镉粉，将钼酸铵粉、钨粉与镉粉原料粉末研磨混合，原料粒径为25-30μm；然后采用真空气氛炉烧结，烧结温度为650℃、保温时间3.5h，保护气体为氩气，在烧结过程通入氧气增强反应，氧气通入量为65mL/min，最终得到多层板状晶体MoWCrO。图2是实施例1制得的多层板状晶体MoWCrO粉末电镜图。

2)对每层的TiNiVTaW基体合金、SnAgPt合金进行称量取料，第一层，TiNiVTaW基体合金中Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y元素质量比为72:13:7.5:3.5:3:0.25:0.3:0.45；抗磨剂SnAgPt合金中Sn、Ag、Pt元素质量比为30:30:40。第二层，TiNiVTaW基体合金中Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y元素质量比为70:12:8:4:4.5:0.48:0.32:0.7；抗磨剂SnAgPt合金中Sn、Ag、Pt元素质量比为30:30:40。第三层，TiNiVTaW基体合金中Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y元素质量比为73:11:8:4:3:0.24:0.31:0.45；抗磨剂SnAgPt合金中Sn、Ag、Pt元素质量比为30:30:40。第四层，TiNiVTaW基体合金中Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y元素质量比为74:10:5:6:4:0.4:0.3:0.3。

3)将步骤2)所得的TiNiVTaW基体合金、抗磨剂SnAgPt合金与增强剂多元复合材料按各层所需体积百分比称取材料：第一层，4% TiNiVTaW基体合金、35% SnAgPt合金、8%二硫化钨、7%二硫化钼、6%氧化铈、8%纳米氧化铝、6%陶瓷纤维、7%纳米金刚石、1%石墨烯、2%环氧树脂、1%石墨、1%芳纶纤维、1%玻璃纤维、2%碳纤维、2%丁晴橡胶粉末、1%方解石、1%蛇纹石、2%球墨铸铁、5%多层板状晶体MoWCrO。第二层，15% TiNiVTaW基体合金、40% SnAgPt合金、5%二硫化钨、6%二硫化钼、5%氧化铈、4%纳米氧化铝、4.5%陶瓷纤维、7%纳米金刚石、0.3%石墨烯、2%环氧树脂、2%棕刚玉、0.5%芳纶纤维、0.7%玻璃纤维、1.5%碳纤维、2%丁晴橡胶粉末、1.5%方解石、1%球墨铸铁和2%多层板状晶体MoWCrO。第三层，45% TiNiVTaW基体合金、15%SnAgPt合金、3%二硫化钨、2%二硫化钼、1.5%氧化铈、4%纳米氧化铝、4.7%陶瓷纤维、6%纳米金刚石、0.5%石墨烯、3.7%环氧树脂、4%芳纶纤维、1.1%玻璃纤维、2%丁晴橡胶粉末、1.2%方解石、2.8%球墨铸铁和3.5%多层板状晶体MoWCrO。第四层，TiNiVTaW基体合金体积分数为100%。

4)将步骤3)中得到的第一层材料粉末在真空环境下加温，利用酒精沸腾与真空蒸发，用以实现均匀混合与真空干燥，所需条件是真空度为3.2×10^-2Pa，加热温度为55℃，沸腾时间为15min。第二层材料粉末在真空环境下加温，利用酒精沸腾与真空蒸发，用以实现均匀混合与真空干燥，所需条件是真空度为3.5×10^-2Pa，加热温度为55℃，沸腾时间为18min。第三层材料粉末则利用振动混料机进行机械混合，所需条件是振动频率均为45Hz，振动力均为4500N，振荡时间均为40min。第四层材料粉末同样利用振动混料机进行机械混合，所需条件是振动频率均为110Hz，振动力均11000N，振荡时间均为55min。

5)将步骤4)中的所得到的各层粉末按照一至四层的顺序依次进行热压固化，每层混合粉末按相应的层厚倒入单独模具中压实。所需操作条件为：第一层，施加压制压力为20MPa，压制温度为250℃，每次保温保压时间200min，每隔30s放气4s，反复进行6次操作。第二层，施加压制压力为25MPa，压制温度为250℃，每次保温保压时间110min，每隔25s放气1s，反复进行4次操作。第三层，施加压制压力为23MPa，压制温度为220℃，每次保温保压时间120min，每隔20s放气1s，反复进行4次操作。第四层，施加压制压力为28MPa，压制温度为800℃，每次保温保压时间100min，每隔50s放气2s，反复进行3次操作。

6)将步骤5)制成的压片转入直径为30mm石墨模具中，利用放电等离子烧结技术制备多层复合材料；放电等离子烧结要求工艺为:烧结温度为1000℃、烧结压力为20MPa、保温时间为10min、保护气体为氩气、升温速率为200℃/min。

7)将步骤6)中所制得的多层复合压块进行机加工，然后按技术要求利用磨削设备进行圆盘磨，磨削工序要求为设备转速45r/min；抛光机清理周边的毛刺、飞边和静电喷涂工艺设备转速为440r/min，温度75℃，然后进行后处理，最终得到多层复合结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料。

图3为实施例1、2、3制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的摩擦系数曲线图。图4为实施例1、2、3制得的多层复合结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的磨损率柱状图。如图3和4所示，实施例1制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料摩擦系数较小，约为0.29，磨损率较低，其值约为3.53×10^-7mm³/Nm。这表明实施例1制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料具有优异的减摩抗磨性能。

实施例2

1)按摩尔比为5:3:1称取钼酸铵粉、钨粉与镉粉，将钼酸铵粉、钨粉与镉粉原料粉末研磨混合，原料粒径为30μm；然后采用真空气氛炉烧结，烧结温度为750℃、保温时间4.5h，保护气体为氩气，在烧结过程通入氧气增强反应，氧气通入量为175mL/min，得到多层板状晶体MoWCrO。

2)对每层的TiNiVTaW基体合金，SnAgPt合金进行称量取料。第一层，TiNiVTaW基体合金中Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y元素质量比为72:13:7.5:3.5:3:0.25:0.3:0.45；抗磨剂SnAgPt合金中Sn、Ag、Pt元素质量比为45:25:30。第二层，TiNiVTaW基体合金中Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y元素质量比为70:12:8:4:4.5:0.48:0.32:0.7；抗磨剂SnAgPt合金中Sn、Ag、Pt元素质量比为45:25:30。第三层，TiNiVTaW基体合金中Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y元素质量比为73:11:8:4:3:0.24:0.31:0.45；抗磨剂SnAgPt合金中Sn、Ag、Pt元素质量比为45:25:30。第四层，TiNiVTaW基体合金中Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y元素质量比为70:16:4:6:3:0.4:0.2:0.4。

3)将步骤2)所得的各层多元复合材料与TiNiVTaW基体合金、抗磨剂SnAgPt合金和增强剂多元复合材料按各层所需体积百分比称取材料：第一层，5% TiNiVTaW基体合金、39%SnAgPt合金、4.4%二硫化钨、5%二硫化钼、3.7%氧化铈、6.5%纳米氧化铝、7.8%陶瓷纤维、4.5%纳米金刚石、1.5%石墨烯、2.8%环氧树脂、1.2%石墨、1.5%芳纶纤维、2.1%玻璃纤维、2.5%碳纤维、2%丁晴橡胶粉末、1.5%方解石、1.7%蛇纹石、2.3%球墨铸铁和5%多层板状晶体MoWCrO。第二层，12% TiNiVTaW基体合金、35% SnAgPt合金、4%二硫化钨、5.5%二硫化钼、4.5%氧化铈、3.5%纳米氧化铝、4.5%陶瓷纤维、5.9%纳米金刚石、0.45%石墨烯、3.5%环氧树脂、3%棕刚玉、1.25%芳纶纤维、0.9%玻璃纤维、3.5%碳纤维、3%丁晴橡胶粉末、2%方解石、3%球墨铸铁和4.5%多层板状晶体MoWCrO。第三层，60% TiNiVTaW基体合金、18% SnAgPt合金、1%二硫化钨、1.5%二硫化钼、0.8%氧化铈、2%纳米氧化铝、2.5%陶瓷纤维、4%纳米金刚石、0.2%石墨烯、1.2%环氧树脂、1.5%芳纶纤维、0.9%玻璃纤维、1.5%丁晴橡胶粉末、1%方解石、1.5%球墨铸铁和2.4%多层板状晶体MoWCrO。第四层，TiNiVTaW基体合金体积分数为100%。

4)将步骤3)中得到的第一层材料粉末在真空环境下加温，利用酒精沸腾与真空蒸发，用以实现均匀混合与真空干燥，所需条件是真空度为3.5×10^-2Pa，加热温度为65℃，沸腾时间为18min。第二层材料粉末在真空环境下加温，利用酒精沸腾与真空蒸发，用以实现均匀混合与真空干燥，所需条件是真空度为4.2×10^-2Pa，加热温度为70℃，沸腾时间为25min。第三层材料粉末则利用振动混料机进行机械混合，所需条件是振动频率均为50Hz，振动力均为5500N，振荡时间均为45min。第四层材料粉末同样利用振动混料机进行机械混合，所需条件是振动频率均为130Hz，振动力均12500N，振荡时间均为65min。

5)将步骤4)中的所得到的各层粉末按照一至四层的顺序依次进行热压固化，每层混合粉末按相应的层厚倒入单独模具中压实。所需操作条件为：第一层，施加压制压力为25MPa，压制温度为300℃，每次保温保压时间250min，每隔45s放气5s，反复进行8次操作。第二层，施加压制压力为28MPa，压制温度为280℃，每次保温保压时间130min，每隔35s放气3s，反复进行6次操作。第三层，施加压制压力为25MPa，压制温度为240℃，每次保温保压时间140min，每隔30s放气2s，反复进行6次操作。第四层，施加压制压力为32MPa，压制温度为950℃，每次保温保压时间120min，每隔50s放气2s，反复进行5次操作。

6)将步骤5)制成的压片转入直径为40mm石墨模具中，利用放电等离子烧结技术制备多层复合材料；放电等离子烧结要求工艺为：烧结温度为1250℃、烧结压力为25MPa、保温时间为15min、保护气体为氩气、升温速率为200℃/min。

7)将步骤6)中所制得的多层复合压块进行机加工，再按技术要求利用磨削设备进行圆盘磨，磨削工序要求为设备转速50r/min；抛光机清理周边的毛刺、飞边和静电喷涂工艺设备转速为550r/min，温度80℃，然后进行后处理，最终得到多层复合结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料。图5是实施例2制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的基体与摩擦膜过度层结合状态电镜形貌图。

图6是实施例2制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的摩擦磨损表面的电子探针图。图3为本发明实施例1、2、3制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的摩擦系数曲线图。图4为实施例1、2、3制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的磨损率柱状。如图3和4所示，实施例2制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料摩擦系数较小，约为0.21，磨损率较低，值为2.98×10^-7mm³/Nm。这表明实施例2制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料具有优异的减摩抗磨性能。

实施例3

1)按摩尔比为5:4:2称取钼酸铵粉、钨粉与镉粉，将钼酸铵粉、钨粉与镉粉原料粉末研磨混合，原料粒径为28μm；然后采用真空气氛炉烧结，烧结温度为700℃、保温时间4h，保护气体为氩气，在烧结过程通入氧气增强反应，氧气通入量为120mL/min，最终得到多层板状晶体MoWCrO。

2)对每层TiNiVTaW基体合金，SnAgPt合金进行称量取料。第一层，TiNiVTaW基体合金中Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y元素质量比为72:13:7.5:3.5:3:0.25:0.3:0.45；抗磨剂SnAgPt合金中Sn、Ag、Pt元素质量比为42:27:31。第二层，TiNiVTaW基体合金中Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y元素质量比为70:12:8:4:4.5:0.48:0.32:0.7；抗磨剂SnAgPt合金中Sn、Ag、Pt元素质量比为42:27:31。第三层，TiNiVTaW基体合金中Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y元素质量比为73:11:8:4:3:0.24:0.31:0.45；抗磨剂SnAgPt合金中Sn、Ag、Pt元素质量比为42:27:31。第四层，TiNiVTaW基体合金中Ti、Ni、V、Ta、W、Si、Mo与Y元素质量比为78:8:4:5:4:0.42:0.36:0.22。

3)将步骤2)所得的各层多元复合材料与TiNiVTaW基体合金、抗磨剂SnAgPt合金和增强剂多元复合材料按各层所需体积百分比称取：第一层，6% TiNiVTaW基体合金，36%SnAgPt合金，4.2%二硫化钨、5.2%二硫化钼、4.3%氧化铈、5%纳米氧化铝、7.5%陶瓷纤维、6%纳米金刚石、1.2%石墨烯、2.2%环氧树脂、1.3%石墨、1.8%芳纶纤维、2.7%玻璃纤维、3.5%碳纤维、2.5%丁晴橡胶粉末、1.2%方解石、2.4%蛇纹石、3.4%球墨铸铁和5%多层板状晶体MoWCrO。第二层，13% TiNiVTaW基体合金、38% SnAgPt合金、4.5%二硫化钨、5%二硫化钼、3.2%氧化铈、2.8%纳米氧化铝、6.4%陶瓷纤维、5.6%纳米金刚石、0.35%石墨烯、4.5%环氧树脂、3.5%棕刚玉、1.35%芳纶纤维、0.8%玻璃纤维、2.5%碳纤维、2.5%丁晴橡胶粉末、1.8%方解石、2.6%球墨铸铁和3.6%多层板状晶体MoWCrO。第三层，51% TiNiVTaW基体合金、16%SnAgPt合金、2.8%二硫化钨、1.7%二硫化钼、1.2%氧化铈、3.6%纳米氧化铝、3.2%陶瓷纤维、4.7%纳米金刚石、0.4%石墨烯、3.2%环氧树脂、3%芳纶纤维、1.0%玻璃纤维、1.5%丁晴橡胶粉末、1.1%方解石、2.6%球墨铸铁和3%多层板状晶体MoWCrO。第四层，TiNiVTaW基体合金体积分数为100%。

4)将步骤3)中得到的第一层材料粉末在真空环境下加温，利用酒精沸腾与真空蒸发，用以实现均匀混合与真空干燥，所需条件是真空度为3.4×10^-2Pa，加热温度为60℃，沸腾时间为16min。第二层材料粉末在真空环境下加温，利用酒精沸腾与真空蒸发，用以实现均匀混合与真空干燥，所需条件是真空度为4.0×10^-2Pa，加热温度为60℃，沸腾时间为20min。第三层材料粉末则利用振动混料机进行机械混合，所需条件是振动频率均为48Hz，振动力均为5000N，振荡时间均为42min。第四层材料粉末同样利用振动混料机进行机械混合，所需条件是振动频率均为120Hz，振动力均12000N，振荡时间均为60min。

5)将步骤4)中的所得到的各层粉末按照一至四层的顺序依次进行热压固化，每层混合粉末按相应的层厚倒入单独模具中压实。所需操作条件为：第一层，施加压制压力为24MPa，压制温度为280℃，每次保温保压时间240min，每隔40s放气4s，反复进行7次操作。第二层，施加压制压力为26MPa，压制温度为270℃，每次保温保压时间120min，每隔30s放气2s，反复进行5次操作。第三层，施加压制压力为24MPa，压制温度为230℃，每次保温保压时间130min，每隔25s放气2s，反复进行5次操作。第四层，施加压制压力为30MPa，压制温度为900℃，每次保温保压时间110min，每隔50s放气2s，反复进行4次操作。

6)将步骤5)制成的压片转入直径为35mm石墨模具中，利用放电等离子烧结技术制备多层复合材料；放电等离子烧结要求工艺为：烧结温度为1100℃、烧结压力为23MPa、保温时间为12min、保护气体为氩气、升温速率为200℃/min。

7)将步骤6)中所制得的多层复合压块进行机加工，再按技术要求利用磨削设备进行圆盘磨，磨削工序要求为设备转速48r/min；抛光机清理周边的毛刺、飞边和静电喷涂工艺设备转速为500r/min，温度78℃，然后进行后处理，最终得到多层复合结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料。

图7为实施例3制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的摩擦磨损表面的场发射扫描电镜图。图8为实施例3制得的多层复合结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的摩擦磨损3D微观形貌图。图3为本发明实施例1、2、3制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的摩擦系数曲线图。图4为本发明实施例1、2、3制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料的磨损率柱状图。如图3和4所示，实施例3制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料摩擦系数较小，约为0.14，磨损率较低，其值约为2.62×10^-7mm³/Nm。这表明实施例3制得的多层结构TiNiVTaW基自润滑导轨材料具有优异的减摩抗磨性能。

以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。