【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及石墨烯/钛基复合材料，尤其是涉及一种微合金化调控界面的石墨烯/tc4复合材料及其制备方法。
技术介绍
1、钛合金以其卓越的比强度、耐蚀性、耐高温性和良好的机械性能，而广泛应用于航空航天、国防和汽车工业等领域。经过数十年的发展，钛合金的性能已逐渐接近极限，在应对日益严苛的服役条件方面仍存在挑战。为了进一步提升钛合金的综合性能，特别是在高温及高应变率的极端环境中，实现其更广泛的应用，钛合金的复合化已成为不可避免的趋势。
2、近年来，碳纳米材料由于其超高的物理和力学性能，在增强金属方面已展现出较为突出的优势，常用的碳纳米增强体有碳纳米管、纳米金刚石和石墨烯等。石墨烯纳米片是一种具有极大比表面积，被认为是保留大部分石墨烯优异力学(理想状态下石墨烯断裂强度约为130gpa，杨氏模量约为1.0tpa)、热学及电学性能的纳米碳材料，已在高分子、陶瓷、金属等基体中展现出突出的强化效果。
3、与传统陶瓷颗粒和晶须增强的钛合金相比，石墨烯/ti复合材料展现出更加优异的强度、塑(韧)性和抗冲击性等特性，受到国内外研究者广泛关注。然而，由于钛具有非常高的化学活性，石墨烯极易与其发生严重的界面反应的问题始终是石墨烯/ti基复合材料的设计和制备所面临的难题。
4、目前所制备出的石墨烯/ti基复合材料与纯ti相比，强度提高程度较小，同时伴随塑性的降低，其中最重要的原因就是石墨烯-ti基体界面处易生成脆性相界面反应物，对力学性能有负向影响。所以亟待解决的最关键的问题就是：抑制石墨烯-ti基体界面处的反应。>
技术实现思路
1、本专利技术的目的是提供一种微合金化调控界面的石墨烯/tc4复合材料及其制备方法，以解决在制备综合性能更优异的石墨烯/ti基复合材料过程中，石墨烯极易与钛发生严重的界面反应，导致制备的石墨烯/ti基复合材料，强度提高程度较小，同时伴随塑性降低的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术提供一种微合金化调控界面的石墨烯/tc4复合材料及其制备方法，一种微合金化调控界面的石墨烯/tc4复合材料，由以下质量百分比的组分构成：石墨烯0.80-1.00％，al 6.20-6.40％，v 4.90-5.10％，ta 0.75-0.95％，mo 0.95-1.20％，sn 1.10-1.30％，其余为ti和其他不可避免的杂质元素。
3、进一步地，由以下质量百分比的组分构成：石墨烯1.00％，al 6.38％，v5.06％，ta0.85％，mo 1.01％，sn 1.19％，其余为ti和其他不可避免的杂质元素。
4、进一步地，由以下质量百分比的组分构成：石墨烯1.00％，al 6.40％，v5.10％，ta0.95％，mo 1.20％，sn 1.30％，其余为ti和其他不可避免的杂质元素。
5、进一步地，由以下质量百分比的组分构成：石墨烯0.80％，al 6.20％，v4.90％，ta0.75％，mo 0.95％，sn 1.10％，其余为ti和其他不可避免的杂质元素。
6、进一步地，所述的微合金化调控界面的石墨烯/tc4复合材料的组织特征为：密度为4.35-4.55g/cm3，致密度为99.34％。
7、一种如上所述的微合金化调控界面的石墨烯/tc4复合材料的制备方法，步骤如下：
8、s1、球磨，将石墨烯、tc4粉及ta、mo、sn纯元素粉末和磨球加入球磨罐中，将球磨罐置于球磨机上，设置主盘转速为300rpm/min，球磨时间为20h，采用球磨20min间歇10min的球磨模式，球磨完成后得到复合粉体；
9、s2、将得到的复合粉体进行等离子烧结，烧结工艺参数设置为：真空度5pa，升温速率为40-60℃/min，烧结温度为900-1000℃，轴压为40mpa，保温时间为20min，降温速率为40-60℃/min。
10、进一步地，步骤s1中球磨罐选用淬硬铬钢，zro2材质的磨球，磨球为直径10mm的磨球：直径6mm的磨球数量比为3:4。
11、进一步地，步骤s1中球磨罐在装入磨球和组分之前需要用清水毛刷清洗干净后晾干，然后再用无水乙醇清洗、干燥；球料质量比为2:1；球磨罐置于球磨机上之前，在真空环境下进行三次真空抽取。
12、一种如上所述的微合金化调控界面的石墨烯/tc4复合材料的应用。
13、本专利技术通过加入不同含量的ta、mo、sn三种合金元素对石墨烯/ti界面进行调控，通过改变界面的电子分布及界面结合状况，从而提升微合金化调控界面的石墨烯/tc4复合材料的整体性质。
14、因此，本专利技术提供的一种微合金化调控界面的石墨烯/tc4复合材料及其制备方法，其具体技术效果如下：
15、(1)本专利技术制备的微合金化调控界面的石墨烯/tc4复合材料，通过合理的成分配比和球磨、烧结设置，可以显著降低石墨烯与钛的界面反应，为石墨烯增强钛基复合材料的研究提供了一个新的思路；
16、(2)本专利技术制备的微合金化调控界面的石墨烯/tc4复合材料，显微硬度为392hv，密度为4.48g/cm3，致密度为99.34％；与tc4和石墨烯/tc4相比，断裂应变提高最为显著，比tc4提高了74.72％，比石墨烯/tc4复合材料提高了50.73％；
17、(3)本专利技术制备的微合金化调控界面的石墨烯/tc4复合材料的屈服强度比tc4提高了22.41％，抗压强度提高了15.15％；与石墨烯/tc4复合材料相比，抗压强度提高了7.44％；
18、(4)本专利技术提供的微合金化调控界面的石墨烯/tc4复合材料的制备方法，简单易操作，制备效率高，节约能源，且制备过程环保，无有毒有害物质生成，可以进行工业生产。
19、下面通过附图和实施例，对本专利技术的技术方案做进一步的详细描述。
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1.一种微合金化调控界面的石墨烯/TC4复合材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分构成：石墨烯0.80-1.00％，Al 6.20-6.40％，V 4.90-5.10％，Ta 0.75-0.95％，Mo0.95-1.20％，Sn 1.10-1.30％，其余为Ti和其他不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种微合金化调控界面的石墨烯/TC4复合材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分构成：石墨烯1.00％，Al 6.38％，V 5.06％，Ta 0.85％，Mo1.01％，Sn 1.19％，其余为Ti和其他不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求1所述的一种微合金化调控界面的石墨烯/TC4复合材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分构成：石墨烯1.00％，Al 6.40％，V 5.10％，Ta 0.95％，Mo1.20％，Sn 1.30％，其余为Ti和其他不可避免的杂质元素。
4.根据权利要求1所述的一种微合金化调控界面的石墨烯/TC4复合材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分构成：石墨烯0.80％，Al 6.20％，V 4.90％，
5.根据权利要求1所述的一种微合金化调控界面的石墨烯/TC4复合材料，其特征在于：所述的微合金化调控界面的石墨烯增强TC4复合材料的组织特征为：密度为4.35-4.55g/cm3，致密度为99.34％。
6.一种如权利要求1-5任一项所述的微合金化调控界面的石墨烯/TC4复合材料的制备方法，其特征在于，步骤如下：
7.根据权利要求6所述的一种微合金化调控界面的石墨烯/TC4复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中球磨罐选用淬硬铬钢，ZrO2材质的磨球，磨球为直径10mm的磨球：直径6mm的磨球数量比为3:4。
8.根据权利要求6所述的一种微合金化调控界面的石墨烯/TC4复合材料的制备方法，其特征在于：步骤S1中球磨罐在装入磨球和组分之前需要用清水毛刷清洗干净后晾干，然后再用无水乙醇清洗、干燥；球料质量比为2:1；球磨罐置于球磨机上之前，在真空环境下进行三次真空抽取。
9.一种如权利要求1-5任一项所述的微合金化调控界面的石墨烯/TC4复合材料的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种微合金化调控界面的石墨烯/tc4复合材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分构成：石墨烯0.80-1.00％，al 6.20-6.40％，v 4.90-5.10％，ta 0.75-0.95％，mo0.95-1.20％，sn 1.10-1.30％，其余为ti和其他不可避免的杂质元素。
2.根据权利要求1所述的一种微合金化调控界面的石墨烯/tc4复合材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分构成：石墨烯1.00％，al 6.38％，v 5.06％，ta 0.85％，mo1.01％，sn 1.19％，其余为ti和其他不可避免的杂质元素。
3.根据权利要求1所述的一种微合金化调控界面的石墨烯/tc4复合材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分构成：石墨烯1.00％，al 6.40％，v 5.10％，ta 0.95％，mo1.20％，sn 1.30％，其余为ti和其他不可避免的杂质元素。
4.根据权利要求1所述的一种微合金化调控界面的石墨烯/tc4复合材料，其特征在于，由以下质量百分比的组分构成：石墨烯0.80％，al 6.20％，v 4.90％，ta 0....
【专利技术属性】
技术研发人员：朱景川，陈佳莹，熊小倩，曲囡，来忠红，刘勇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：
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