石墨烯-Cu/Ti6Al4V复合材料的制备及力学性能
发布时间：2020-12-16 21:35
采用表面无敏化、无活化的化学镀铜法对石墨烯进行表面镀铜,并通过微波烧结法（烧结温度为1000℃）制备石墨烯（GNPs）/Ti6Al4V、石墨烯（GNPs）-Cu/Ti6Al4V复合材料,探讨石墨烯表面镀铜后对钛基复合材料显微组织和性能的影响。结果表明:石墨烯表面成功镀覆一层较均匀分布的铜颗粒,石墨烯与基体Ti界面反应严重,容易生成粒径为25μm的TiC;石墨烯表面镀铜后,界面反应产生的TiC含量增多,同时引入了Ti2Cu相。相比于单纯外加石墨烯,石墨烯表面镀铜后,微量铜降低了烧结温度,提高了复合材料的力学性能,其致密度、显微硬度、压缩强度分别达到96.55%、534HV0.1、1602MPa,室温磨损机制由基体（Ti6Al4V）的磨粒磨损转变为GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的粘着磨损。
【文章来源】：中国有色金属学报. 2017年09期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
GNPs和GNPs-Cu的SEM像
第27卷第9期罗军明，等：石墨烯-Cu/Ti6Al4V复合材料的制备及力学性能1805图2GNPs和GNPs-Cu的XRD谱Fig.2XRDpatternsofGNPs(a)andGNPs-Cu(b)图3GNPs和GNPs-Cu的拉曼光谱Fig.3RamanspectraofGNPsandGNPs-Cu值增加幅度更大，导致ID/IG的值有所降低。表明铜的引入，使石墨烯边缘处得缺陷增多，同时石墨烯的层状结构也发生了部分改变，才导致G峰值有所增强。2.2GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的相组成图4所示为GNPs/Ti6Al4V和GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的XRD谱。对比单纯外加石墨烯可知，石墨烯经过镀铜以后，界面反应生成的TiC更多，同时引入了第二相Ti2Cu。这是因为Cu与Ti更容易发生反应，其先反应产生的热量，提供了石墨烯与Ti反应的能量。同时，Cu与Ti润湿性较好，当石墨烯表面含铜时，反而促进了石墨烯与Ti的接触，导致石墨烯与Ti更容易发生界面反应生成TiC。2.3GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的表面形貌图5所示为GNPs/Ti6Al4V粉末和GNPs-Cu/Ti6Al4V粉末混合物的SEM像。由图5可以看出，图4GNPs/Ti6Al4V与GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的XRD谱Fig.4XRDpatternsofGNPs/Ti6Al4VandGNPs-Cu/Ti6Al4Vcomposites图5GNPs/Ti6Al4V粉末和GNPs-Cu/Ti6Al4V粉末混合物的SEM像Fig.5SEMimagesofGNPs/Ti6Al4Vpowder(a)andGNPs-Cu/Ti6Al4Vmillingpowder(b)
第27卷第9期罗军明，等：石墨烯-Cu/Ti6Al4V复合材料的制备及力学性能1805图2GNPs和GNPs-Cu的XRD谱Fig.2XRDpatternsofGNPs(a)andGNPs-Cu(b)图3GNPs和GNPs-Cu的拉曼光谱Fig.3RamanspectraofGNPsandGNPs-Cu值增加幅度更大，导致ID/IG的值有所降低。表明铜的引入，使石墨烯边缘处得缺陷增多，同时石墨烯的层状结构也发生了部分改变，才导致G峰值有所增强。2.2GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的相组成图4所示为GNPs/Ti6Al4V和GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的XRD谱。对比单纯外加石墨烯可知，石墨烯经过镀铜以后，界面反应生成的TiC更多，同时引入了第二相Ti2Cu。这是因为Cu与Ti更容易发生反应，其先反应产生的热量，提供了石墨烯与Ti反应的能量。同时，Cu与Ti润湿性较好，当石墨烯表面含铜时，反而促进了石墨烯与Ti的接触，导致石墨烯与Ti更容易发生界面反应生成TiC。2.3GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的表面形貌图5所示为GNPs/Ti6Al4V粉末和GNPs-Cu/Ti6Al4V粉末混合物的SEM像。由图5可以看出，图4GNPs/Ti6Al4V与GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的XRD谱Fig.4XRDpatternsofGNPs/Ti6Al4VandGNPs-Cu/Ti6Al4Vcomposites图5GNPs/Ti6Al4V粉末和GNPs-Cu/Ti6Al4V粉末混合物的SEM像Fig.5SEMimagesofGNPs/Ti6Al4Vpowder(a)andGNPs-Cu/Ti6Al4Vmillingpowder(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1](TiBw+TiCp)/Ti复合材料的高温拉伸力学行为与失效机理[J]. 张长江,张树志,侯赵平,林鹏,孔凡涛,陈玉勇. 中国有色金属学报. 2016(11)
[2]石墨烯增强AZ91镁基复合材料的力学性能[J]. 袁秋红,曾效舒,吴俊斌. 机械工程材料. 2016(08)
[3]石墨烯增强金属基复合材料的研究进展[J]. 李勇,赵亚茹,李焕,周雅婷. 材料导报. 2016(11)
[4]石墨烯和石墨增强铜基复合材料的摩擦磨损性能（英文）[J]. 李景夫,张雷,肖金坤,周科朝. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(10)
[5]石墨烯/Al复合材料的微观结构及力学性能[J]. 李多生,吴文政,QIN Qing-hua,周贤良,左敦稳,鲁世强,郜友彬. 中国有色金属学报. 2015(06)
[6]通过“点击化学”对石墨烯和氧化石墨烯进行功能化改性[J]. 来常伟,孙莹,杨洪,张雪勤,林保平. 化学学报. 2013(09)
[7]轧制变形对网状结构TiB_w/Ti复合材料组织与力学性能的影响(英文)[J]. 黄陆军,崔喜平,耿林,付玉. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(S1)
[8]石墨烯铝基复合材料的制备及其性能[J]. 管仁国,连超,赵占勇,钞润泽,刘春明. 稀有金属材料与工程. 2012(S2)
[9]原位合成多元增强钛基复合材料（TiB+TiC+Y2O3）/Ti[J]. 吕维洁,徐栋,覃继宁,张荻. 中国有色金属学报. 2005(11)
[10]石墨表面无敏化及活化的化学镀铜法[J]. 王彪,许少凡. 表面技术. 2004(06)
硕士论文
[1]少层石墨烯增强镍基复合材料的制备与性能研究[D]. 刘宇航.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：2920815
【文章来源】：中国有色金属学报. 2017年09期 北大核心
【文章页数】：7 页
【部分图文】：
GNPs和GNPs-Cu的SEM像
第27卷第9期罗军明，等：石墨烯-Cu/Ti6Al4V复合材料的制备及力学性能1805图2GNPs和GNPs-Cu的XRD谱Fig.2XRDpatternsofGNPs(a)andGNPs-Cu(b)图3GNPs和GNPs-Cu的拉曼光谱Fig.3RamanspectraofGNPsandGNPs-Cu值增加幅度更大，导致ID/IG的值有所降低。表明铜的引入，使石墨烯边缘处得缺陷增多，同时石墨烯的层状结构也发生了部分改变，才导致G峰值有所增强。2.2GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的相组成图4所示为GNPs/Ti6Al4V和GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的XRD谱。对比单纯外加石墨烯可知，石墨烯经过镀铜以后，界面反应生成的TiC更多，同时引入了第二相Ti2Cu。这是因为Cu与Ti更容易发生反应，其先反应产生的热量，提供了石墨烯与Ti反应的能量。同时，Cu与Ti润湿性较好，当石墨烯表面含铜时，反而促进了石墨烯与Ti的接触，导致石墨烯与Ti更容易发生界面反应生成TiC。2.3GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的表面形貌图5所示为GNPs/Ti6Al4V粉末和GNPs-Cu/Ti6Al4V粉末混合物的SEM像。由图5可以看出，图4GNPs/Ti6Al4V与GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的XRD谱Fig.4XRDpatternsofGNPs/Ti6Al4VandGNPs-Cu/Ti6Al4Vcomposites图5GNPs/Ti6Al4V粉末和GNPs-Cu/Ti6Al4V粉末混合物的SEM像Fig.5SEMimagesofGNPs/Ti6Al4Vpowder(a)andGNPs-Cu/Ti6Al4Vmillingpowder(b)
第27卷第9期罗军明，等：石墨烯-Cu/Ti6Al4V复合材料的制备及力学性能1805图2GNPs和GNPs-Cu的XRD谱Fig.2XRDpatternsofGNPs(a)andGNPs-Cu(b)图3GNPs和GNPs-Cu的拉曼光谱Fig.3RamanspectraofGNPsandGNPs-Cu值增加幅度更大，导致ID/IG的值有所降低。表明铜的引入，使石墨烯边缘处得缺陷增多，同时石墨烯的层状结构也发生了部分改变，才导致G峰值有所增强。2.2GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的相组成图4所示为GNPs/Ti6Al4V和GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的XRD谱。对比单纯外加石墨烯可知，石墨烯经过镀铜以后，界面反应生成的TiC更多，同时引入了第二相Ti2Cu。这是因为Cu与Ti更容易发生反应，其先反应产生的热量，提供了石墨烯与Ti反应的能量。同时，Cu与Ti润湿性较好，当石墨烯表面含铜时，反而促进了石墨烯与Ti的接触，导致石墨烯与Ti更容易发生界面反应生成TiC。2.3GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的表面形貌图5所示为GNPs/Ti6Al4V粉末和GNPs-Cu/Ti6Al4V粉末混合物的SEM像。由图5可以看出，图4GNPs/Ti6Al4V与GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的XRD谱Fig.4XRDpatternsofGNPs/Ti6Al4VandGNPs-Cu/Ti6Al4Vcomposites图5GNPs/Ti6Al4V粉末和GNPs-Cu/Ti6Al4V粉末混合物的SEM像Fig.5SEMimagesofGNPs/Ti6Al4Vpowder(a)andGNPs-Cu/Ti6Al4Vmillingpowder(b)
【参考文献】：
期刊论文
[1](TiBw+TiCp)/Ti复合材料的高温拉伸力学行为与失效机理[J]. 张长江,张树志,侯赵平,林鹏,孔凡涛,陈玉勇. 中国有色金属学报. 2016(11)
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[4]石墨烯和石墨增强铜基复合材料的摩擦磨损性能（英文）[J]. 李景夫,张雷,肖金坤,周科朝. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2015(10)
[5]石墨烯/Al复合材料的微观结构及力学性能[J]. 李多生,吴文政,QIN Qing-hua,周贤良,左敦稳,鲁世强,郜友彬. 中国有色金属学报. 2015(06)
[6]通过“点击化学”对石墨烯和氧化石墨烯进行功能化改性[J]. 来常伟,孙莹,杨洪,张雪勤,林保平. 化学学报. 2013(09)
[7]轧制变形对网状结构TiB_w/Ti复合材料组织与力学性能的影响(英文)[J]. 黄陆军,崔喜平,耿林,付玉. Transactions of Nonferrous Metals Society of China. 2012(S1)
[8]石墨烯铝基复合材料的制备及其性能[J]. 管仁国,连超,赵占勇,钞润泽,刘春明. 稀有金属材料与工程. 2012(S2)
[9]原位合成多元增强钛基复合材料（TiB+TiC+Y2O3）/Ti[J]. 吕维洁,徐栋,覃继宁,张荻. 中国有色金属学报. 2005(11)
[10]石墨表面无敏化及活化的化学镀铜法[J]. 王彪,许少凡. 表面技术. 2004(06)
硕士论文
[1]少层石墨烯增强镍基复合材料的制备与性能研究[D]. 刘宇航.哈尔滨工业大学 2013
本文编号：2920815
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