微合金化协同强化的石墨烯钛基复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术公开了一种微合金化协同强化的石墨烯钛基复合材料，以钛或钛合金为基体，微合金化用金属通过物理结合的方式呈准连续状均匀包覆在钛或钛合金基体表面，石墨烯分散在微合金化用金属包覆的钛或钛合金基体的外表面，与原位自生的TiC纳米颗粒及金属间化合物颗粒共同形成准连续的网状结构；本发明专利技术还公开了一种微合金化协同强化的石墨烯钛基复合材料的制备方法，将原料粉末球磨后与石墨烯纳米片悬浮溶液搅匀并烘干，再进行热压烧结。本发明专利技术采用微合金化用金属包覆，避免了石墨烯直接与基体接触，提高了石墨烯的分布均匀性和结构完整性，与TiC纳米颗粒与金属间化合物颗粒相起到协同强化作用；本发明专利技术的方法可操作性强，适宜产业化生产。

Microalloying and synergistic strengthening of graphene titanium matrix composite and its preparation

【技术实现步骤摘要】
微合金化协同强化的石墨烯钛基复合材料及其制备方法
本专利技术属于金属基复合材料制备
，具体涉及一种微合金化协同强化的石墨烯钛基复合材料及其制备方法。
技术介绍
钛基复合材料具有低密度、高比强度和优良的耐高温性能，在航空航天及汽车制造等领域具有广阔的发展前景。通过在钛及钛合金中引入高模量、高硬度以及良好高温性能的增强体，充分发挥钛基体的韧性、延展性与增强体高强度和高模量特性的相互作用，获得比钛合金力学性能更加优异的钛基复合材料。因此，钛基复合材料作为一种比较理想的金属基结构复合材料，展现出了许多优异的力学特性(例如高温、疲劳和抗腐蚀性能)，具有重要的使用价值。近几十年，其在世界范围内呈现迅猛发展的趋势，部分钛基复合材料的研究工作已经取得突破性进展，并开始产业化和规模化，满足现代高技术发展中高温高压等极端的服役环境下的结构材料的服役要求。石墨烯(Graphene)作为一种由碳原子以sp2杂化轨道组成的二维碳纳米材料，具有超高比强度并兼具优异的导电导热特性，是钛基复合材料理想的增强体，可以显著的提高复合材料的力学性能和热传导能力；同时由本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.微合金化协同强化的石墨烯钛基复合材料，其特征在于，以钛或钛合金为基体，微合金化用金属通过物理结合的方式呈准连续状均匀包覆在钛或钛合金基体表面，石墨烯分散在微合金化用金属包覆的钛或钛合金基体的外表面，与原位自生的TiC纳米颗粒及金属间化合物颗粒共同形成准连续的网状结构；所述微合金化用金属与石墨烯之间不发生碳化反应，且微合金化用金属的硬度小于钛或钛合金基体的硬度，延展性大于钛或钛合金基体的延展性；所述微合金化协同强化的石墨烯钛基复合材料的屈服强度和拉伸强度较对应相同成分钛基粉末制备的钛基复合材料提高了140MPa以上，且断后延伸率为10％以上。/n

【技术特征摘要】
1.微合金化协同强化的石墨烯钛基复合材料，其特征在于，以钛或钛合金为基体，微合金化用金属通过物理结合的方式呈准连续状均匀包覆在钛或钛合金基体表面，石墨烯分散在微合金化用金属包覆的钛或钛合金基体的外表面，与原位自生的TiC纳米颗粒及金属间化合物颗粒共同形成准连续的网状结构；所述微合金化用金属与石墨烯之间不发生碳化反应，且微合金化用金属的硬度小于钛或钛合金基体的硬度，延展性大于钛或钛合金基体的延展性；所述微合金化协同强化的石墨烯钛基复合材料的屈服强度和拉伸强度较对应相同成分钛基粉末制备的钛基复合材料提高了140MPa以上，且断后延伸率为10％以上。


2.根据权利要求1所述的微合金化协同强化的石墨烯钛基复合材料，其特征在于，所述微合金化用金属为铜、镍或银。


3.一种制备如权利要求1或2所述的微合金化协同强化的石墨烯钛基复合材料的方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、粉末的选择：选择球形的钛或钛合金粉末作为基体粉末，并选择微合金化用金属粉末；
步骤二、复合粉末的制备：将步骤一中选择的基体粉末与微合金化用金属粉末加入到球磨机中，然后依次进行高转速和低转速的高能球磨处理，经筛分得到钛基复合粉末；所述高转速的高能球磨处理的工艺参数为：转速450r/min，球磨时间30min～50min，球料比为(2～3):1，所述低转速的高能球磨处理的工艺参数为：转速350r/min，球磨时间2h～3h，球料比为(2～3):1；所述钛基复合粉末的球形度不小于0.6、表面粗糙Ra>2μm；
步骤三、石墨烯分散处理：将石墨烯纳米片超声分散...

【专利技术属性】
技术研发人员：卢金文，刘跃，董龙龙，霍望图，李亮，张于胜，赵永庆，
申请(专利权)人：西安稀有金属材料研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：陕西;61