[发明专利]一种石墨烯/Ti6Al4V复合材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯/Ti6Al4V复合材料及其制备方法，制备方法步骤如下：S1.将秤取的石墨烯和Ti6Al4V预合金粉进行球磨；S2.将球磨后的混合粉装入高强石墨模具中，将石墨模具放入放电等离子烧结设备中；S3.对模具中的混合粉体进行放电等离子烧结；S4.烧结完毕后，烧结样品炉冷至室温，取出样品。这种制备方法提供了一种简单、有效的石墨烯/Ti6Al4V复合材料制备方法，获得轻质、高比强度的新型复合材料。

技术领域

本发明涉及金属材料制造领域，具体涉及一种石墨烯/Ti6Al4V复合材料及其制备方法。

背景技术

Ti6Al4V合金是一种典型的α+β型钛合金，具有密度小、比强度高、耐腐蚀、高温性能稳定等特性而被广泛应用于航空航天、机械制造以及生物医学等领域，是重要的工程结构材料之一。Ti6Al4V合金使用量占钛合金总数的75％以上，但铸态Ti-6Al-4V合金的显微组织为粗大原始β晶粒中存在大量互相平行片层α相，易形成脆性面，导致其塑性低，冲击韧性差，只能采用大变形锻造手段改善其组织结构，使得钛合金零部件制造成本增加。

发明内容

为解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种石墨烯/Ti6Al4V复合材料及其制备方法。

本发明采用的技术方案如下：

一种石墨烯/Ti6Al4V复合材料的制备方法，包括以下步骤：

步骤1，将石墨烯和Ti6Al4V预合金粉末进行球磨混粉，使石墨烯与Ti6Al4V预合金粉末充分混合，并且使得到的混合粉料的粒径在30μm-50μm之间；其中，以质量百分比计，石墨烯的含量为石墨烯和Ti6Al4V预合金粉末总质量的0.2％-5％；

步骤2，将步骤1球磨混粉得到的混合粉料进行放电等离子烧结，放电等离子烧结时，在烧结压力为30Mpa～50Mpa下，自室温起以升温速率为50℃/min～100℃/min，升温至950℃～1300℃，然后保温10min～20min；烧结完毕后，得到石墨烯/Ti6Al4V复合材料。

所述步骤1中，球磨混粉时，球料比为(3～10):1，转速为300r/min～500r/min，时间为12h～30h。

所述石墨烯为3-5层的多层石墨烯。

Ti6Al4V预合金粉末的粒度为45-180μm。

一种石墨烯/Ti6Al4V复合材料，通过上述制备方法制得。

本发明具有如下有益效果：

本发明石墨烯/Ti6Al4V复合材料的制备方法先将石墨烯和Ti6Al4V预合金粉末进行球磨混粉，使石墨烯与Ti6Al4V预合金粉末充分混合，并且使得到的混合粉料的粒径在30μm-50μm之间；其中，以质量百分比计，石墨烯的含量为石墨烯和Ti6Al4V预合金粉末总质量的0.2％-5％，再球磨混粉得到的混合粉料进行放电等离子烧结，放电等离子烧结时，在烧结压力为30Mpa～50Mpa下，自室温起以升温速率为50℃/min～100℃/min，升温至950℃～1300℃，然后保温10min～20min；烧结完毕后，得到石墨烯/Ti6Al4V复合材料，综上，本发明采用粉末冶金的方法将石墨烯与Ti6Al4V预合金粉混合，通过合理的烧结工艺，其制备过程简便，工艺流程短，成本低，通过本发明制备的制备方法，能够使石墨烯能均匀的分散在基体中，使制备出的石墨烯/Ti6Al4V复合材料的晶粒尺寸减小，强度和塑性提高，压缩强度为1637-1808MPa，延伸率为21.4-32.9％。综上，本发明所制备的石墨烯/Ti6Al4V复合材料具有良好的力学性能。

由上述本发明石墨烯/Ti6Al4V复合材料的制备方法的有益效果可知，本发明的石墨烯/Ti6Al4V复合材料中，石墨烯能均匀的分散在基体中，使得材料的质量稳定，性能良好。

附图说明