镀铜石墨烯增强钛基复合材料的组织及性能研究

摘要

本实验通过超声搅拌加球磨的方式制备了镀铜石墨烯(GNPs)增强Ti6Al4V(TC4)钛基混合粉体,将粉体压制后采用微波烧结制备GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料.通过X射线衍射、扫描电子显微镜、能谱分析、显微硬度、室温压缩和摩擦磨损等测试手段,研究了石墨烯含量对钛基复合材料微观组织及力学性能的影响.研究结果表明:各石墨烯含量的钛基复合材料均出现Ti2 Cu、TiC相,当石墨烯含量为0.5％时出现GNPs相,且含量越高GNPs相的峰越高.随着石墨烯含量增加,钛基复合材料的相对密度、显微硬度、室温压缩强度和耐磨性先增加后降低,其中石墨烯含量为0.8％时复合材料的性能最好.与未加入石墨烯的Ti6Al4V基体相比,石墨烯含量为0.8％的GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的显微硬度和压缩强度分别提高80.9％、69.9％.GNPs/Ti6Al4V和GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的压缩强度分别比Ti6Al4V基体高33.2％和69.9％.微波烧结制备GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的压缩强度分别比真空烧结和热压烧结高41.6％、22.9％.GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的磨损机制为磨粒磨损与粘着磨损共存.