一种钛基复合材料及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109666821A(43)申请公布日2019.04.23(21)申请号201910114634.2(22)申请日2019.02.14(71)申请人重庆大学地址400044重庆市沙坪坝区沙正街174号(72)发明人刘许旸刘经奇韦良晓胡宁吕学伟范刚强(74)专利代理机构重庆大学专利中心50201代理人唐开平(51)Int.Cl.C22C14/00(2006.01)C22C1/05(2006.01)C22C1/10(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图2页(54)发明名称一种钛基复合材料及其制备方法(57)摘要本发明公开了一种钛基复合材料及其制备方法，钛基复合材料制备方法为：1、将氧化石墨烯溶液用无水乙醇稀释，2、把碳纳米管粉末加入稀释氧化石墨烯溶液中超声分散；3、再将钛粉加入超声分散后,获得氧化石墨烯/碳纳米管与钛粉的混合溶液；4、在烘箱中完全干燥，获得氧化石墨烯/碳纳米管与钛粉的复合粉体；5、将复合粉体置入热压烧结炉的石墨模具中，在氩气保护环境中保温保压烧结。还提供了一种由上述制备方法制备的钛基复合材料。本发明利用氧化石墨烯/碳纳米管混合作为增强体，能有效改善增强体在基体中的团聚问题，提高增强体在基体中的分散性，从而最大限度地改善基体的力学性能。CN109666821ACN109666821A权利要求书1/1页1.一种钛基复合材料的制备方法，其特征是，包括以下步骤：步骤1、用改进的Hummers法制备氧化石墨烯溶液，并用无水乙醇稀释得到氧化石墨烯溶液；步骤2、将稀释后的氧化石墨烯与碳纳米管粉末混合，利用超声搅拌器超声分散，得到氧化石墨烯/碳纳米管的混合溶液；步骤3、将氧化石墨烯/碳纳米管混合溶液与钛粉混合，利用超声搅拌器超声分散，得到氧化石墨烯/碳纳米管与钛粉的混合溶液；步骤4、将氧化石墨烯/碳纳米管与钛粉的混合溶液置于水浴磁力搅拌器中搅拌至基本干燥后，用烘箱烘干，得到氧化石墨烯/碳纳米管与钛粉混合的复合粉体；步骤5、将步骤4所得的复合粉体放入热压烧结炉模具中，在氩气保护环境下进行保温保压烧结，烧结后自然冷却到室温。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征是：所述述步骤2中，氧化石墨烯/碳纳米管的混合溶液中，碳纳米管与氧化石墨烯的质量比为1∶0.1~5。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征是：所述步骤3中，氧化石墨烯/碳纳米管与钛粉的混合溶液中，碳纳米管与钛粉质量比例为1∶167，钛粉的纯度为99.5%，钛粉的颗粒粒径小于50μm。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征是：所述步骤4中，水浴磁力搅拌器水温低于78℃，搅拌时间至少4h，烘箱干燥温度低于78℃，干燥时间至少12h。5.根据权利要求4所述的制备方法，其特征是：所述步骤5中，将装有复合粉体的热压烧结炉模具放入真空热压烧结炉内之后，先对真空热压烧结炉内进行抽真空，使得真空热压烧结炉内的真空度为20Pa以下，再充入氩气保护进行保温保压烧结，升温速率为15℃/min以上，烧结过程中热压炉对石墨模具施加压力为50±3MPa，保温时间至少30min，烧结温度为1200℃。6.根据权利要求1-5任一项所述制备方法制备的钛基复合材料。7.根据权利要求6所述的钛基复合材料，其特征是：包括氧化石墨烯、碳纳米管和金属钛，碳纳米管与氧化石墨烯的质量比为1∶0.1~5。8.根据权利要求7所述的钛基复合材料，其特征是：碳纳米管与钛粉的质量比例为1∶167。2CN109666821A说明书1/5页一种钛基复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明属于复合材料技术领域，具体涉及一种氧化石墨烯/碳纳米管增强钛基复合材料及其制备方法。背景技术[0002]钛基复合材料由于具备比强度高、比模量高、高温性能好和耐腐蚀等一系列优点，在航天航空、汽车工业、医疗器械等领域中被广泛应用，是最具有发展前景的结构材料和功能材料之一。[0003]选择质量轻、熔点高、强度高的增强体对提高钛基复合材料的性能至关重要。目前钛基复合材料中的增强体种类主要是以TiB、TiC、Al2O3、B4C、TiN、ZrB2等陶瓷颗粒增强体以及SiC等纤维增强体为主。增强相的体积分数一般在10-20%。然而，陶瓷颗粒本身硬度高，塑性差，往往会明显降低复合材料的韧性；同时由于材料的延展率较低，对钛基复合材料的进一步塑性加工也变得十分困难，加工成本显著提高。另外，纤维作为增强相虽然能够显著提升钛基复合材料的弹性模量等性能，但热膨胀系数失配、各向异性以及工艺成本等问题限制了它的工业应用。[0004]近年来，新型纳米碳质材料包括碳纳米管和石墨烯由于密度低、优异的力学和物理性能引起了广泛的关注，被认为是钛基复合材料理想的增强体材料。然而由于碳纳米管和石墨烯比表