SPS烧结温度对(GNPs-Cu)/Ti6Al4V复合材料组织与性能影响研究

• 作者: 王露露 罗军明 徐吉林 张剑平
• 来源期刊: 稀有金属
• 学科: 工学
• 关键词: 镀铜石墨烯 钛基复合材料 放电等离子烧结(SPS) 烧结温度 力学性能
• 年，卷（期）: 2021,（12）
• 所属期刊栏目: 研究论文|Papers
• 页码范围: 1429-1437
• 页数: 9页
• 分类号: TG146.23
• 语种: 中文
• DOI: 10.13373/j.cnki.cjrm.XY20080003

摘要

采用少层石墨烯镀铜(GNPs-Cu)和球磨制备均匀分散的(GNPs-Cu)/Ti6Al4V混合粉末,在不同温度下放电等离子烧结(SPS)制备(GNPs-Cu)/Ti6Al4V复合材料.采用扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、X射线衍射仪(XRD)、能谱分析(DES)、显微硬度计、万能试验机和可控气氛型摩擦磨损试验机等对其组织、物相和力学性能进行分析.结果 表明:不同烧结温度制备的(GNPs-Cu)/Ti6Al4V复合材料除基体α-Ti和β-Ti衍射峰外,仅存在Ti2Cu衍射峰.(GNPs-Cu)/Ti6Al4V复合材料中存在大量GNPs,Ti2Cu和少量TiC,Cu与基体之间良好的润湿性保证了GNPs与基体能产生良好的界面结合,且降低GNPs与基体中Ti的反应程度,使得GNPs得以很好保留.在剪切应力作用下,裂纹首先从GNPs与基体原位生成的TiC/基体界面处产生,穿过TiC颗粒后传递到GNPs上,使材料抗压强度提升.烧结过程中流动的Cu与基体生成的Ti2Cu相弥散分布在基体中阻碍位错的运动,产生第二相强化,使材料抗压强度提升.等离子烧结可以加速晶粒细化和致密化,其中900℃晶粒最细.随烧结温度升高,(GNPs-Cu)/Ti6Al4V复合材料的相对密度、显微硬度和抗压强度先升高后降低.与基体相比,GNPs/Ti6Al4V和(GNPs-Cu)/Ti6Al4V复合材料的抗压强度分别提高16.99％和30.03％.随烧结温度升高,(GNPs-Cu)/Ti6Al4V复合材料的摩擦系数和磨损率先降低后升高,其磨损机制为磨粒磨损加少量粘着磨损.