[發明專利]一種三維堆積體增強鈦基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201911382746.2
• 申請日: 2019-12-28
• 公開（公告）號: CN111020264B
• 公開（公告）日: 2021-05-11
• 發明（設計）人: 王靈偉
• 申請（專利權）人: 臺州施特自動化有限公司
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C14/00;C22C32/00;B22F3/14;C23C18/12;B82Y40/00
• 代理公司: 藍天知識產權代理(浙江)有限公司 33229
• 代理人: 王衛兵

1.一種三維堆積體增強鈦基復合材料，其特征在于：該復合材料的增強體為三維堆積體，所述三維堆積體是由二維石墨烯、生長在二維石墨烯片層表面的氧化硅納米管陣列以及最外層定向排列的一維氧化鈦納米線堆積而成；所述復合材料的基體為鈦或鈦合金，增強體與基體的質量比為1：(2-4)；

其制備方法包括以下步驟：

(1)將石墨烯納米片分散于乙醇中制得石墨烯納米片分散液；將槐糖脂和二(羥乙基)甲基十二烷基氯化銨溶于乙醇和水體積比2:1的混合液中，分散液和混合液混合后加入到三口燒瓶內，50℃下攪拌處理1h，之后冷卻至室溫，滴加正硅酸乙酯，繼續攪拌處理3-5h，過濾，將過濾得到的固體進行洗滌后干燥，干燥后的粉末置于馬弗爐內，500℃下煅燒3h，制得石墨烯/氧化硅納米管陣列復合物；

(2)將四氯化鈦溶于乙醇中，攪拌混合后，滴加鹽酸溶液，繼續攪拌處理10min，然后加入去離子水，攪拌制得溶膠；將制得的溶膠和上述制得的石墨烯/氧化硅納米管陣列復合物攪拌混合均勻，然后加入四丁基氫氧化銨，50℃下攪拌處理5h，之后過濾，得到的沉淀洗滌、干燥后，在500℃下燒結處理2-4h，制得三維堆積體；

(3)將上述制得的三維堆積體、基體粉末和乙醇混合，室溫下攪拌混合2-3h，然后干燥處理，制得混合粉末；將制得的混合粉末置于石墨模具內，采用真空熱壓燒結工藝制得三維堆積體增強鈦基復合材料。

2.根據權利要求1所述的一種三維堆積體增強鈦基復合材料，其特征在于：步驟(1)中，所述石墨烯納米片、槐糖脂、二(羥乙基)甲基十二烷基氯化銨、正硅酸乙酯的質量比為3：(0.13-0.16)：0.12:1。

3.根據權利要求1所述的一種三維堆積體增強鈦基復合材料，其特征在于：步驟(1)中，所述石墨烯納米片分散液的質量濃度為15％。

4.根據權利要求1所述的一種三維堆積體增強鈦基復合材料，其特征在于：步驟(2)中，所述四氯化鈦、乙醇、去離子水的體積比為10:80:1。

5.根據權利要求1所述的一種三維堆積體增強鈦基復合材料，其特征在于：步驟(2)中，所述鹽酸溶液的摩爾濃度為15mol/L。

6.根據權利要求1所述的一種三維堆積體增強鈦基復合材料，其特征在于：步驟(2)中，所述四丁基氫氧化銨的添加量為四氯化鈦質量的3％-5％。

7.根據權利要求1所述的一種三維堆積體增強鈦基復合材料，其特征在于：步驟(2)中，所述四氯化鈦、石墨烯/氧化硅納米管陣列復合物的質量比為2：(3-5)。

8.根據權利要求1所述的一種三維堆積體增強鈦基復合材料，其特征在于，步驟(3)中，所述真空熱壓燒結工藝的具體條件為：真空度0.1Pa，壓力50MPa，溫度700-800℃，保溫保壓時間30-50min。

9.根據權利要求1所述的一種三維堆積體增強鈦基復合材料，其特征在于：步驟(3)中，所述三維堆積體、乙醇的具體用量為1g：10mL。