一种层状石墨烯/钛复合材料的制备方法.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CN113619220A(43)申请公布日2021.11.09(21)申请号202110891658.6B32B37/10(2006.01)(22)申请日2021.08.04B05B12/08(2006.01)B05B12/18(2018.01)(71)申请人北京理工大学B05B17/06(2006.01)地址100081北京市海淀区中关村南大街5号(72)发明人穆啸楠张洪梅陈鹏万程兴旺刘亮段红强(74)专利代理机构北京理工大学专利中心11120代理人付雷杰(51)Int.Cl.B32B15/01(2006.01)B32B33/00(2006.01)B32B7/10(2006.01)B32B37/06(2006.01)权利要求书2页说明书11页附图12页(54)发明名称一种层状石墨烯/钛复合材料的制备方法(57)摘要本发明涉及一种层状石墨烯/钛复合材料的制备方法，属于金属基复合材料制备技术领域。所述方法是将含有石墨烯的挥发性浆液均匀涂覆到片状纯钛或钛合金基体一个表面上，然后将涂覆石墨烯的基体一层一层叠加起来，使片状纯钛或钛合金与石墨烯涂层进行交替堆叠，再进行放电等离子烧结以及热处理，获得强塑性匹配优异的层状石墨烯/钛复合材料。本发明所述方法的工艺简单可行，能耗低，无污染，效率高，易于实现大规模生产；而且该方法能够使石墨烯本征结构保留完好，所制备的石墨烯/钛复合材料在层状方向还可以实现石墨烯连续分布，有利于进一步开发其结构功能一体化的潜力，获得强塑形匹配优异的层状石墨烯/钛复合材料。CN113619220ACN113619220A权利要求书1/2页1.一种层状石墨烯/钛复合材料的制备方法，其特征在于：所述方法包括以下步骤：(1)将石墨烯粉均匀分散到具有挥发性的溶剂中，配制成石墨烯浆液；(2)将石墨烯浆液均匀涂覆在片状纯钛或钛合金基体一个表面上，直至达到所需厚度，溶剂挥发后获得负载石墨烯的基体；(3)将负载石墨烯的基体按需求裁剪成特定形状和特定尺寸的小片材，将小片材一层一层叠加起来，且一个小片材中的石墨烯表面与相邻的另一个小片材中的纯钛面或钛合金面相接触，形成层状坯体；(4)将层状坯体直接进行放电等离子烧结，然后置于700℃～900℃下热处理5min～40min，最后进行空冷或淬火，得到层状石墨烯/钛复合材料；或者，先将层状坯体放入模具中预压成型，然后进行放电等离子烧结，再置于700℃～900℃下热处理5min～40min，最后进行空冷或淬火，得到层状石墨烯/钛复合材料；其中，放电等离子烧结的烧结温度为500℃～650℃，烧结压力为150MPa～300MPa，保温保压时间为5min～10min。2.根据权利要求1所述的一种层状石墨烯/钛复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，将石墨烯粉加入具有挥发性的溶剂中，先使用超声分散机在100W～150W的超声功率下超声分散30min～60min，再使用细胞粉碎机在300W～600W的超声功率下超声分散20min～30min，使石墨烯粉均匀分散到具有挥发性的溶剂中，获得石墨烯浆液。3.根据权利要求1所述的一种层状石墨烯/钛复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，石墨烯浆液中石墨烯粉的浓度为1mg/mL～3mg/mL。4.根据权利要求1所述的一种层状石墨烯/钛复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中，片状纯钛或钛合金基体的厚度为20μm～100μm。5.根据权利要求1所述的一种层状石墨烯/钛复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，预压成型的压力为150MPa～300MPa，温度为150℃～200℃，保温保压时间为20min～30min。6.根据权利要求1所述的一种层状石墨烯/钛复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(4)中，先对放电等离子烧结的烧结样品进行石英管真空封管处理，再置于700℃～900℃下热处理5min～40min。7.根据权利要求1至6任一项所述的一种层状石墨烯/钛复合材料的制备方法，其特征在于：步骤(2)中采用如下喷涂设备将石墨烯浆液均匀涂覆在片状纯钛或钛合金基体表面上；所述喷涂设备包括底座、壳体、加热装置、高度调节组件、通风扇、横梁、滑块、转动连接组件、喷头、连接管Ⅰ、连接管Ⅱ、泵以及超声分散机；底座的上表面加工有凹槽；壳体为一端开放的中空结构，且壳体上加工有通风口；加热装置含有加热平台；壳体和超声分散机均安装在底座的上表面上，且壳体与底座上表面形成一个封闭腔体；高度调节组件安装在底座的凹槽中，加热装置安装在高度调节组件上，待喷涂的片状纯钛或钛合金基体铺放在加热装置的加热平台上；横梁安装在壳体的内部，滑块安装在横梁上且与横梁滑动配合，喷头通过转动连接组件与滑块连接且喷头位于加热装置的