The invention discloses a preparation method of an argon arc deposited graphene reinforced titanium composite coating in the field of material surface heat treatment. First, the mixed powder is prepared, the mixed powder is pre coated on the titanium alloy surface, and the mixed powder and the titanium alloy matrix are deposited by the non melting polar argon arc heat source, and the arc heat is heated in the arc heat. Under the action, the surface of the mixed powder and the titanium alloy matrix melt quickly, forming a molten pool to adjust the argon arc process parameters to make the titanium matrix composite coating reinforced by the titanium carbide particle in situ reaction of graphene and titanium powder in the titanium alloy matrix. The composite coating is metallurgical bonding with the matrix, and the enhanced phase particles are micro nanoscale and evenly distributed. . Compared with conventional laser cladding, plasma cladding and electric spark impact, argon arc deposited graphene has the characteristics of simple process, low cost of equipment, simplified operation (manual operation or semi mechanized operation), lower production cost and so on, so that the surface hardening or surface repair of titanium alloy can be realized.
【技术实现步骤摘要】
一种氩弧熔敷石墨烯增强钛基复合涂层的制备方法
本专利技术属于金属表面热处理
特别涉及一种氩弧熔敷石墨烯增强钛基复合涂层的制备方法。
技术介绍
钛合金由于具有比强度高、比模量高、抗蚀性优异、低温及高温性能好、生物兼容性好等优异性能,在航空、航天、海洋、石油、化工及生物医学工程等领域中被广泛用。随着工业技术取得巨大的进步,钛合金的应用领域越来越广、用量增大,而服役的工况条件变得越来越苛刻。因此,对钛合金要求性能也随之提高;但是钛合金具有摩擦系数大、显微硬度低、耐磨性差等致命缺点,制约其发展,随着对钛及钛合金要求的性能越来越高,如何有效的提高钛及钛合金表面性能,成为了当前研究的热点;石墨烯(Graphene)是由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,只有一个碳原子厚度的二维材料,它是构筑其它维度碳质材料的基本单元,是构成其它维度碳质材料的基本单元;而石墨烯特殊的结构决定了其优异的性能,其物理和力学性能远高于其他材料,其比表面积高达2630m2/g,强度达130GPa,禁带宽度几乎为零,它的导热性也高达5000W/(m•K),石墨烯载流子迁移率高达2×105cm2/(V•s),石墨烯的弹性模量(1100GPa)和抗拉强度(125GPa)均很大,与纳米管相当,通过研究发现石墨烯增强的金属基复合材料具有较高的比强度以及良好的耐磨性,因此,目前被应用于石墨烯增强铝基、铜基复合材料上,从而改善材料的使用性能;提高钛合金零件表面性能和使用寿命的方法,通常有激光熔敷、电火花冲击、渗氮、渗碳等,但这些方法成本高,操作、工艺复杂,成本较高,在推广应用方面受 ...
【技术保护点】
1.一种氩弧熔敷石墨烯增强钛基复合涂层的制备方法,其特征在于,该方法工艺步骤包括:1)配制混合粉末,具体为:将纯度大于99.0%,平均粒度为20μm的Ti粉与纯度大于95.0%,平均直径约为20μm的石墨烯混合;钛粉与石墨烯按照质量百分比混合,其中石墨烯所占质量百分比为1%~5%;将石墨烯粉末与浓度为40%聚乙二醇水溶液混合后超声分散30~40min,然后在磁力搅拌器搅拌下加入钛粉,得到混合浆料;将获得的混合浆料放置于球磨罐中,加入氧化锆磨球,利用行星式球磨机在200~300r/min下球磨1~3h后,将球磨后浆料放置于真空干燥箱中100~120℃的烘干10~12h,得到干燥的粉末;其中,磨球与混合粉末的质量比为8~10:1;2)氩弧熔覆工艺, 熔敷的具体工艺是首先将混合粉末利用黏结剂涂敷至钛合金表面,涂敷厚度1~1.5mm,自然干燥24h后,放置恒温干燥箱中120℃~150℃干燥2~4h;利用氩弧焊机的电弧热将涂敷于钛合金表面的混合粉末熔化形成复合涂层,熔敷的具体工艺参数为:熔敷电流:90~120A,熔敷速度:120mm/min,熔敷电压:22~24V;氩气流量:9~12L/min; ...
【技术特征摘要】
1.一种氩弧熔敷石墨烯增强钛基复合涂层的制备方法,其特征在于,该方法工艺步骤包括:1)配制混合粉末,具体为:将纯度大于99.0%,平均粒度为20μm的Ti粉与纯度大于95.0%,平均直径约为20μm的石墨烯混合;钛粉与石墨烯按照质量百分比混合,其中石墨烯所占质量百分比为1%~5%;将石墨烯粉末与浓度为40%聚乙二醇水溶液混合后超声分散30~40min,然后在磁力搅拌器搅拌下加入钛粉,得到混合浆料;将获得的混合浆料放置于球磨罐中,加入氧化锆磨球,利用行星式球磨机在200~300r/min下球磨1~3h后,将球磨后浆料放置于真空干燥箱中100~120℃的烘干10~12h,得到干燥的粉末;其中,磨球与混合粉末的质量比为8~10:1;2)氩弧熔覆工艺,熔敷的具...
【专利技术属性】
技术研发人员:孟君晟,史晓萍,王明雨,王铀,张少君,
申请(专利权)人:山东交通学院,
类型:发明
国别省市:山东,37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。