[发明专利]一种阻燃石墨烯钛基复合材料的制备方法

说明书

本发明为解决石墨烯在钛合金材料中很难均匀分散的问题而提供一种阻燃石墨烯钛基复合材料及制备方法。该复合材料包括按质量百分比计的组成为：0.01～1wt％的氧化石墨烯和钛铜系合金。其制备方法如下：首先通过化学方法在去离子水中将氧化石墨烯纳米片的表面上均匀负载铜元素，然后将负载铜氧化石墨烯粉末与钛铜系合金粉末在无水乙醇中利用机械搅拌方法均匀混合，干燥后经包套抽真空处理、热等静压等工艺组合获得组织性能优异的复合材料。本发明为新材料概念，制备方法简单、可靠，应用前景广阔。

技术领域

本发明属于钛合金材料技术领域，涉及一种钛基复合材料及制备方法，尤其是涉及一种阻燃石墨烯钛基复合材料及制备方法。

背景技术

随着新一代先进航空动力装备的跨越发展，对功能与结构一体化的钛合金材料提出了迫切需求。目前，传统钛合金材料的性能已经接近或者达到了理论极限，研究开发综合性能更好的新型钛合金材料已经引起世界各国的高度重视。

石墨烯因具有优异的机械性能和物理化学性能而迅速成为功能与结构一体化材料的理想增强体，目前在增强铝、镍和铜等金属合金材料领域得到迅速发展，并取得了较大进展，这为石墨烯在钛合金材料中大量应用提供了可借鉴的技术途径。

然而，与其他金属材料相比，钛具有化学活性高、燃点低于熔点等特性，石墨烯与钛合金在很低的温度下即会发生化学反应，且二者之间的密度等性质差异较大，导致石墨烯在钛合金基体中均匀分散的难度极大。目前已有的“球磨+烧结”等工艺方法不能实现石墨烯的均匀分散，因此如何制备出石墨烯均匀分散的钛基复合材料是亟待解决的瓶颈问题。

发明内容

本发明针对石墨烯在钛合金基体中很难均匀分散的问题而设计提出一种阻燃石墨烯钛基复合材料及制备方法。首先通过化学方法将氧化石墨烯表面均匀负载铜元素，然后通过机械搅拌工艺制备出氧化石墨烯和钛铜系合金的混合粉末，最后经包套抽真空、热等静压等处理，获得组织性能优异的复合材料。

本发明的技术方案是，

一种阻燃石墨烯钛基复合材料，包括按质量百分比计的下述组成：氧化石墨烯为0.01～1wt％，其余为钛铜系合金。

所述的钛铜系合金的成分按质量百分比为，Cu：8～20wt％，Al：0～10wt％，V：0～10wt％，Mo：0～6wt％，Sn：0～6wt％，Zr：0～6wt％，Cr：0～5wt％，Nb：0～5wt％，Ta：0～2wt％，Si：0～1wt％，O：0～0.3wt％，其余为Ti。

优选地，一种阻燃石墨烯钛基复合材料，包括按质量百分比计的下述组成：氧化石墨烯：0.1～0.5wt％，Cu：13～18wt％，Al：1～5wt％，Mo：0～4wt％，Zr：0～4wt％，O：0～0.1wt％，其余为Ti。

一种制备本发明所述的阻燃石墨烯钛基复合材料的方法，包括以下步骤：

(1)将钛铜系合金粉末质量的0.01～1wt％的氧化石墨烯纳米片添加至去离子水中，然后利用超声细胞粉碎机进行分散处理60～120min，工作频率为振动2s、间隙3s，制备出浓度为0.1～3.5g/L的氧化石墨烯溶液；