[發明專利]一種微波燒結制備石墨烯增強鈦基復合材料的方法

在審

• 申請號: 202010040212.8
• 申請日: 2020-01-15
• 公開（公告）號: CN111041275A
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發明（設計）人: 羅軍明;徐吉林
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;C22C1/05;C23C18/40;B22F3/105;B22F1/02
• 代理公司: 南昌市平凡知識產權代理事務所 36122
• 代理人: 張文杰

1.一種微波燒結制備石墨烯增強鈦基復合材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、對石墨烯進行無敏化和無活化鍍銅；

S2、采用靜電自組裝結合超聲輔助攪拌工藝將步驟S1中的鍍銅石墨烯和鈦合金粉體進行均勻配料；

S3、將步驟S2中配好的鍍銅石墨烯和鈦合金粉體混合液置于球磨罐中進行球磨；

S4、將步驟S3中球磨好的混合液干燥后得到的粉體壓制成坯體；

S5、將步驟S4中壓制好的坯體置于微波燒結爐中進行燒結，制備得到石墨烯增強鈦基復合材料。

2.根據權利要求1所述的一種微波燒結制備石墨烯增強鈦基復合材料的方法，其特征在于：對石墨烯進行鍍銅之前先對石墨烯進行預處理，所述預處理是指先通過堿洗去除石墨烯表面的雜質，再通過酸洗對石墨烯進行粗化處理。

3.根據權利要求1或2所述的一種微波燒結制備石墨烯增強鈦基復合材料的方法，其特征在于，所述步驟S1中，鍍銅液的配方為：15-30 g/L CuSO₄ ?5H₂O、30-50g/L Na₂EDTA、20-40g/L NaOH、0.1-0.3 g/L(C₅H₄N)₂，其中所述石墨烯的處理量0.5-3g/L。

4.根據權利要求3所述的一種微波燒結制備石墨烯增強鈦基復合材料的方法，其特征在于：鍍銅過程中pH為12.5-13，溫度為55-60 ℃，并進行磁力攪拌。

5.根據權利要求1或2所述的一種微波燒結制備石墨烯增強鈦基復合材料的方法，其特征在于，所述步驟S2中，靜電自組裝結合超聲輔助攪拌的工藝具體為：

（1）先將步驟S1制備得到的含負電荷的鍍銅氧化石墨烯加入丙酮溶液中超聲攪拌；

（2）再將鈦合金粉和陽離子表面活性劑加入丙酮溶液中超聲攪拌，使其表面帶有正電荷；

（3）最后將步驟（1）和步驟（2）得到的兩種溶液混合并以靜電自組裝的方式將氧化石墨烯均勻吸附在鈦合金粉體表面，并超聲攪拌得到石墨烯均勻分散在鈦合金粉體中的混合液。

6.根據權利要求1或2所述的一種微波燒結制備石墨烯增強鈦基復合材料的方法，其特征在于：所述步驟S3中采用的球磨罐為不銹鋼球磨罐，球磨介質為丙酮，球料比3-6:1。

7.根據權利要求1或2所述的一種微波燒結制備石墨烯增強鈦基復合材料的方法，其特征在于：所述步驟S3中，球磨轉速為150-300 r/min，時間為6-12 h。

8.根據權利要求1或2所述的一種微波燒結制備石墨烯增強鈦基復合材料的方法，其特征在于：所述步驟S4中，壓制成型的壓力為300-500 MPa。

9.根據權利要求1或2所述的一種微波燒結制備石墨烯增強鈦基復合材料的方法，其特征在于：所述步驟S5中，微波燒結爐的真空度為1×10^-3 Pa，輸出功率為1-3 KW，升溫速率為15-60 ℃/min，燒結溫度為1000-1250 ℃，保溫時間10-30 min。

10.根據權利要求1或2所述的一種微波燒結制備石墨烯增強鈦基復合材料的方法，其特征在于：所述石墨烯的片徑為0.5-3μm，厚度為0.6 nm，單層率為70-80 %，純度為98-99.5%；所述鈦合金粉末為粒徑小于32μm的片狀粉末，純度為99-99.8%。