The invention belongs to the technical field of titanium alloy material, and relates to a flame retardant graphene titanium aluminum matrix composite material and a preparation method thereof. The composites consist of 0.01-1wt% graphene oxide and titanium-aluminium compounds in mass percentages. By means of mechanical stirring, vacuum treatment and hot isostatic pressing, the interfacial bonding properties of graphene oxide and titanium aluminum compound powders were improved, the bulk density and subsequent formability of the powders were improved, and graphene oxide was decomposed into graphene and dispersed uniformly and sufficiently. The excellent mechanical and physicochemical properties of graphene were exerted. The flame retardant properties of the composites were more than 2 times higher than those of ordinary high temperature titanium alloys, and the thermal strength was better. The invention is a new material concept, with short preparation process and precise parameter control, and is suitable for batch preparation.
【技术实现步骤摘要】
一种阻燃石墨烯钛铝基复合材料及制备方法
本专利技术属于钛合金材料
,涉及一种钛基复合材料及制备方法,尤其是涉及一种阻燃石墨烯钛铝基复合材料及制备方法。
技术介绍
高性能先进航空发动机对钛用量提高的需求与钛火倾向性增大的尖锐矛盾凸显,致使钛火事故频发。有效预防钛火、提高压气机的钛用量是目前和未来先进航空发动机技术面临的重大难题之一。钛铝系化合物材料以其高蠕变抗力、高阻燃性能等优势,成为先进航空发动机高温结构应用最有潜力的材料之一,用于高压压气机和低压涡轮的叶片等关键零部件。然而,钛铝系化合物的室温塑性、耐磨性等性能较差,不能满足未来高性能/新概念航空发动机预防钛火的迫切需求。石墨烯因具有优异的机械性能和物理化学性能而迅速成为功能与结构一体化材料的理想纳米填料,为具有阻燃功能的钛铝基复合材料研制提供了新的思路。然而,石墨烯自身容易团聚且与钛在很低的温度下就会发生化学反应等问题,制约了其在钛铝基合金中大量应用。目前公开的文献报道中,采用“球磨元素混合法+放电等离子烧结”或“干法混合+放电等离子烧结”等工艺技术,均不能将石墨烯均匀混合到钛铝基合金中。
技术实现思路
本专利技术正是针对上述现有技术中存在的问题而设计提出一种阻燃石墨烯钛铝基复合材料及制备方法。本专利技术的技术方案是,一种阻燃石墨烯钛铝基复合材料包括按质量百分比计的下述组成:氧化石墨烯为0.01~1wt%,其余为钛铝系化合物。所述钛铝系化合物的组成按原子百分比计为:Al:45~47at%,Cr:1~2at%,Nb:2~5at%,Ta:0~2at%,W:0~2at%,Mo:0~2at%,Zr:0~2at ...
【技术保护点】
1.一种阻燃石墨烯钛铝基复合材料,其特征在于:所述复合材料包括按质量百分比计的下述组成:氧化石墨烯为0.01~1wt%,其余为钛铝系化合物。
【技术特征摘要】
1.一种阻燃石墨烯钛铝基复合材料,其特征在于:所述复合材料包括按质量百分比计的下述组成:氧化石墨烯为0.01~1wt%,其余为钛铝系化合物。2.根据权利要求1所述的一种阻燃石墨烯钛铝基复合材料,其特征在于:所述钛铝系化合物的组成按原子百分比计为:Al:45~47at%,Cr:1~2at%,Nb:2~5at%,Ta:0~2at%,W:0~2at%,Mo:0~2at%,Zr:0~2at%,Hf:0~2at%,B:0~0.2at%,Si:0~0.2at%,O:0~0.25at%,其余为Ti。3.根据权利要求1所述的一种阻燃石墨烯钛铝基复合材料,其特征在于:所述钛铝系化合物的组成按原子百分比计为:Al:45~47at%,Cr:1~2at%,Nb:3~5at%,Ta:0.1~0.3at%,B:0~0.1at%,Si:0~0.1at%,其余为Ti。4.一种制备权利要求1所述的阻燃石墨烯钛铝基复合材料的方法,其特征在于:该制备方法包括以下步骤,(1)将钛铝系化合物粉末质量的0.01~1wt%的氧化石墨烯纳米片添加至无水乙醇中,然后利用超声细胞粉碎机进行分散处理30min以上,工作频率为振动2s、间隙3s,制备出氧化石墨烯溶液;(2)将粒径为30~150μm、含氧量小于1000ppm的球形或近球形钛铝系化合物粉末与步骤(1)的氧化石墨烯溶液在控温机械搅拌器中进行搅拌混合,制备出氧化石墨烯和钛铝系化合物混合粉末浆料,搅拌速度为500~1200r/min,搅拌时间为50~120min,搅拌...
【专利技术属性】
技术研发人员:弭光宝,曹京霞,黄旭,
申请(专利权)人:中国航发北京航空材料研究院,
类型:发明
国别省市:北京,11
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