GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料热压烧结工艺优化及组织性能

以TC4钛合金粉为基体,石墨烯(GNPs)为增强相,采用真空热压法制备了质量分数为0.3%的GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料。通过正交试验探讨了烧结温度、压力、保温时间对复合材料相对密度、显微硬度和抗压强度的影响。结果表明:烧结温度是影响复合材料相对密度、显微硬度和抗压强度的关键因素,压力和保温时间对其影响较小。最优的烧结工艺为温度1150℃、压力35 MPa和保温时间40 min,此时复合材料的相对密度、显微硬度和抗压强度最佳,分别为99.34%,585.4 HV0.1和2382 MPa。GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料中主要除α-Ti和β-Ti外,还存在TiC和Ti_(2)Cu相,在其压缩断口有较完整GNPs存在。

真空热压法制备GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料的组织性能

通过超声分散和球磨相结合的方法制备镀铜石墨烯增强Ti6Al4V(GNPs-Cu/Ti6Al4V)复合粉体,采用真空热压法制备了GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料。采用X射线衍射仪、扫描电镜、显微硬度计、万能试验机和摩擦磨损试验等研究了复合材料的相组成、微观结构、硬度、抗压强度和磨损性能。结果表明:当GNPs的添加量为0.8 mass%时,复合材料的力学性能最好,其显微硬度和抗压强度分别为575.2 HV0.1和2169.34 MPa,与Ti6Al4V基体相比,分别提高了21%和18.1%。GNPs-Cu/Ti6Al4V复合材料强化机制主要有GNPs强化、Ti_(2)Cu和TiC的第二相强化。复合材料磨损机制以磨粒磨损为主,同时伴随着粘着磨损。