[发明专利]一种石墨烯增强钛基纳米复合材料及制备方法

摘要

本发明属于石墨烯复合材料技术领域，涉及一种通过石墨烯增强的金属基纳米复合材料及制备方法，尤其是涉及一种石墨烯增强钛基纳米复合材料及制备方法。首先称量钛合金粉末质量的0.01wt％～1.0wt％的氧化石墨烯纳米片添加到无水乙醇中搅拌混合，然后利用超声细胞粉碎机进行分散处理，制备出氧化石墨烯溶液；然后将合金化元素含量大于10wt％的钛合金粉末与氧化石墨烯溶液在惰性保护下进行搅拌混合，得到氧化石墨烯和钛合金粉末复合粉末；最后将复合粉末装入石墨模具中进行烧结，通过抽真空处理和烧结成型，氧化石墨烯基本上分解形成石墨烯，从而制备出机械性能优异的石墨烯增强钛基纳米复合材料。该复合材料中石墨烯分散均匀，制备方法简单、高效，适合批量制备。

主权项

1.一种制备石墨烯增强钛基纳米复合材料的方法，其特征在于：所述复合材料包括按质量百分比计的下述组成：氧化石墨烯0.01wt％～1.0wt％，余量为钛合金，其中，钛合金基体中合金化元素的总含量为10wt％以上，该制备方法包括以下步骤，(1)将氧化石墨烯纳米片添加到无水乙醇中进行搅拌混合，然后利用超声细胞粉碎机进行分散处理30min以上，制备出氧化石墨烯溶液；(2)将粒径为30μm～150μm、含氧量小于1000ppm的球形或近球形钛合金粉末与步骤(1)的氧化石墨烯溶液在惰性气体条件下搅拌混合30min～180min，形成氧化石墨烯和钛合金粉末的混合浆料，然后将混合浆料在60℃～80℃的烘箱内干燥处理8h～16h，得到氧化石墨烯和钛合金复合粉末；(3)将复合粉末装入等离子放电烧结系统腔体内的石墨模具中，首先将红外测温仪对准模具测温孔，关闭腔体和放气阀，然后对复合粉末施加1.0kN ～2.0kN 初始压力后进行抽真空处理，室温抽真空30min～120min，至真空度约为5Pa，升温到200℃～300℃开始保温，至真空度小于0.5Pa后保温5min～20min，继续升温至500℃左右，至真空度小于0.005Pa后保温5min～20min，然后继续升温至850℃～1300℃烧结温度且对复合粉末施加30MPa～100MPa烧结压力，保温5min～10min后降温冷却，得到石墨烯增强钛基纳米复合材料。