[發明專利]一種阻燃石墨烯鈦基復合材料的制備方法

有效

• 申請號: 201810164736.0
• 申請日: 2018-02-27
• 公開（公告）號: CN108396173B
• 公開（公告）日: 2020-01-17
• 發明（設計）人: 弭光寶;陳航;曹春曉
• 申請（專利權）人: 中國航發北京航空材料研究院
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/05
• 代理公司: 11008 中國航空專利中心
• 代理人: 李建英

本發明為解決石墨烯在鈦合金材料中很難均勻分散的問題而提供一種阻燃石墨烯鈦基復合材料及制備方法。該復合材料包括按質量百分比計的組成為：0.01～1wt％的氧化石墨烯和鈦銅系合金。其制備方法如下：首先通過化學方法在去離子水中將氧化石墨烯納米片的表面上均勻負載銅元素，然后將負載銅氧化石墨烯粉末與鈦銅系合金粉末在無水乙醇中利用機械攪拌方法均勻混合，干燥后經包套抽真空處理、熱等靜壓等工藝組合獲得組織性能優異的復合材料。本發明為新材料概念，制備方法簡單、可靠，應用前景廣闊。

技術領域

本發明屬于鈦合金材料技術領域，涉及一種鈦基復合材料及制備方法，尤其是涉及一種阻燃石墨烯鈦基復合材料及制備方法。

背景技術

隨著新一代先進航空動力裝備的跨越發展，對功能與結構一體化的鈦合金材料提出了迫切需求。目前，傳統鈦合金材料的性能已經接近或者達到了理論極限，研究開發綜合性能更好的新型鈦合金材料已經引起世界各國的高度重視。

石墨烯因具有優異的機械性能和物理化學性能而迅速成為功能與結構一體化材料的理想增強體，目前在增強鋁、鎳和銅等金屬合金材料領域得到迅速發展，并取得了較大進展，這為石墨烯在鈦合金材料中大量應用提供了可借鑒的技術途徑。

然而，與其他金屬材料相比，鈦具有化學活性高、燃點低于熔點等特性，石墨烯與鈦合金在很低的溫度下即會發生化學反應，且二者之間的密度等性質差異較大，導致石墨烯在鈦合金基體中均勻分散的難度極大。目前已有的“球磨+燒結”等工藝方法不能實現石墨烯的均勻分散，因此如何制備出石墨烯均勻分散的鈦基復合材料是亟待解決的瓶頸問題。

發明內容

本發明針對石墨烯在鈦合金基體中很難均勻分散的問題而設計提出一種阻燃石墨烯鈦基復合材料及制備方法。首先通過化學方法將氧化石墨烯表面均勻負載銅元素，然后通過機械攪拌工藝制備出氧化石墨烯和鈦銅系合金的混合粉末，最后經包套抽真空、熱等靜壓等處理，獲得組織性能優異的復合材料。

本發明的技術方案是，

一種阻燃石墨烯鈦基復合材料，包括按質量百分比計的下述組成：氧化石墨烯為0.01～1wt％，其余為鈦銅系合金。

所述的鈦銅系合金的成分按質量百分比為，Cu：8～20wt％，Al：0～10wt％，V：0～10wt％，Mo：0～6wt％，Sn：0～6wt％，Zr：0～6wt％，Cr：0～5wt％，Nb：0～5wt％，Ta：0～2wt％，Si：0～1wt％，O：0～0.3wt％，其余為Ti。

優選地，一種阻燃石墨烯鈦基復合材料，包括按質量百分比計的下述組成：氧化石墨烯：0.1～0.5wt％，Cu：13～18wt％，Al：1～5wt％，Mo：0～4wt％，Zr：0～4wt％，O：0～0.1wt％，其余為Ti。

一種制備本發明所述的阻燃石墨烯鈦基復合材料的方法，包括以下步驟：

(1)將鈦銅系合金粉末質量的0.01～1wt％的氧化石墨烯納米片添加至去離子水中，然后利用超聲細胞粉碎機進行分散處理60～120min，工作頻率為振動2s、間隙3s，制備出濃度為0.1～3.5g/L的氧化石墨烯溶液；