[發明專利]一種石墨烯增強鈦基復合材料制備方法

有效

• 申請號: 202210617924.0
• 申請日: 2022-06-01
• 公開（公告）號: CN114855022B
• 公開（公告）日: 2023-04-28
• 發明（設計）人: 侯甲彬;李國峰;馬強;惠正林;任軒;孫庶業;神偉;王守寶;劉剛;郭俊杰
• 申請（專利權）人: 山東交通學院
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;B22F3/105;B22F1/12;B22F1/16;B22F3/20;B22F9/04
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1.一種石墨烯增強鈦基復合材料制備方法，其特征在于：包括如下步驟，

S1，預分散，將GNPs漿料、TA15球粉和B粉混合并進行預分散，以得到B粉分布于GNPs和TA15球粉之間的預分散混合粉末；

S2，SPS燒結，將預分散混合粉末放在石墨模具中，在800℃到1100℃溫度條件下進行燒結，使部分B原子向高溫Ti基體定向擴散，以得到燒結態復合材料；

S3，包套熱擠壓，將燒結態復合材料在850℃到1050℃溫度條件加熱后，進行擠壓，部分B原子向GNPs優先擴散，定向擴散和優先擴散的B原子阻礙C原子向Ti基體方向擴散，進而抑制GNPs與Ti基體嚴重的界面反應，以保留GNPs片層；

步驟S2包括：

S21，將預分散混合粉末裝入模具，并將石墨紙隔開模具的內壁與預分散混合粉末；

S22，將模具放入SPS爐，加壓到設定壓力后，將溫度提升到燒結溫度進行燒結，并保溫設定時間，以獲得燒結態復合材料；

其中，將溫度提升到燒結溫度的過程包括：

以60℃/min的升溫速率，將SPS爐的溫度升高到600℃；以不大于50℃/min的升溫速率，將SPS爐的溫度由600℃提升到燒結溫度。

2.根據權利要求1所述的石墨烯增強鈦基復合材料制備方法，其特征在于：其中，步驟S1包括如下具體步驟：

S11，將B粉和TA15球粉進行低能球磨；

S12，將低能球磨后的B粉和TA15球粉，加入到GNPs漿料與有機溶劑的混合液中，進行二次低能球磨；

S13，取出二次低能球磨后的混合物，并加入到有機溶劑中攪拌；

S14，對攪拌的溶液進行真空抽濾，直至得到半干狀態的混合粉末；

S15，將半干狀態的混合物在真空環境下進行干燥，得到預分散混合粉末。

3.根據權利要求2所述的石墨烯增強鈦基復合材料制備方法，其特征在于：步驟S11中B粉和TA15球粉低能球磨的時間不小于5小時；

步驟S12中，二次低能球磨的時間不小于5小時。

4.根據權利要求3所述的石墨烯增強鈦基復合材料制備方法，其特征在于：步驟S1中，石墨烯含量為0.2到0.6wt.％。

5.根據權利要求1所述的石墨烯增強鈦基復合材料制備方法，其特征在于：步驟S1中，B粉的含量為0.03wt.％至0.05wt.％。

6.根據權利要求1所述的石墨烯增強鈦基復合材料制備方法，其特征在于：步驟S22中的燒結溫度為800℃到1000℃。

7.根據權利要求1所述的石墨烯增強鈦基復合材料制備方法，其特征在于：步驟S22中，升溫到設定的溫度的過程包括：

以60℃/min的升溫速率，將SPS爐的溫度升高到600℃；

以不大于50℃/min的升溫速率，將SPS爐的溫度由600℃提升到燒結溫度。

8.根據權利要求1-7任一項所述的石墨烯增強鈦基復合材料制備方法，其特征在于：步驟S3包括，

S31，將燒結態復合材料車削到指定尺寸；

S32，將車削后的燒結態復合材料放入鋼包套中，加熱后進行擠壓。

9.根據權利要求8所述的石墨烯增強鈦基復合材料制備方法，其特征在于：步驟S32中，加熱溫度為850℃至950℃，加熱時間不小于25分鐘。