镀铜石墨烯增强钛基复合材料的组织及性能研究

罗军明，谢娟，徐吉林，邓莉萍（南昌航空大学材料科学与工程学院）

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Ｔｉ２Ｃｕ、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。

关键词：镀铜石墨烯；钛基复合材料；微波烧结；微观组织；力学性能