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专利号: 2019105570979
申请人: 西安建筑科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 冶金;黑色或有色金属合金;合金或有色金属的处理
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种高强耐磨无取向石墨烯/Ti2AlNb复合材料的制备方法,其特征在于,包含以下步骤:步骤(1),粉料的选择:以旋转电极法制备的Ti2AlNb球形预合金粉为基体,以石墨烯为增强填料;

步骤(2),分批次超声混合:将步骤(1)所选石墨烯按照混合粉总质量的0.2%~2.0%在去离子水中超声分散,然后加入Ti2AlNb球形预合金粉搅拌并继续超声,之后在真空干燥箱干燥得到混合粉;

步骤(3),高能球磨混粉:将步骤(2)处理后得到的混合粉进行干法高能球磨混粉,使用不锈钢球磨罐和磨球,使石墨烯和Ti2AlNb预合金粉充分混合,并且使得到的混合粉料的颗粒尺寸减小,其中球料比为(5~10):1,高能球磨混粉时球磨罐抽真空或充入惰性气体,同时加入0.1%~3%的稳定剂硬脂酸,球磨转速为350r/min~500r/min,球磨时间为16h~

40h;球磨后静置10h~20h,降低球磨罐中粉的活性;

步骤(4),将球磨混合好的粉料过筛,筛孔尺寸小于原始Ti2AlNb的平均粒径;

步骤(5),将步骤(4)过筛后得到的混合粉料按照一定顺序在模具中层层铺粉并预压;

步骤(6),将模具放入放电等离子烧结机中进行烧结,放电等离子烧结温度为980℃~

1200℃,加热速率50℃/min,保温10min~20min,降温速率100℃/min;

步骤(7),将步骤(6)烧结后得到的块体进行多向轧制,再将多向轧制之后的块体进行固溶和时效处理,所述多向轧制总变形量为55%~85%,其中道次变形量不小于10%,固溶温度960℃保温3h后空冷,时效温度760℃保温12h后油冷。

2.根据权利要求1所述一种高强耐磨无取向石墨烯/Ti2AlNb复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(1)中,Ti2AlNb球形预合金粉末的粒径为48μm~185μm;所述石墨烯为单层石墨烯或多层石墨烯,单层石墨烯的粒径为0.1μm~10μm;多层石墨烯片径5μm~10μm,厚度为3nm~10nm。

3.根据权利要求1所述一种高强耐磨无取向石墨烯/Ti2AlNb复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(2)中,石墨烯在去离子水中超声分散1h,Ti2AlNb球形预合金粉分3次~5次加入,并继续超声30min以上,总用时3~6h,所述干燥温度230℃~300℃,干燥时间10h~

20h。

4.根据权利要求1所述一种高强耐磨无取向石墨烯/Ti2AlNb复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(4)中,筛孔尺寸等于0.9倍的原始Ti2AlNb的平均粒径。

5.根据权利要求1所述一种高强耐磨无取向石墨烯/Ti2AlNb复合材料的制备方法,其特征在于,所述步骤(5)中,按照纯Ti2AlNb-石墨烯/Ti2AlNb-石墨烯的顺序铺粉,每层厚1mm,每铺设完一层用压头预压一次,循环15层,装料总厚度14mm~18mm。

6.根据权利要求1~5任一项所述的方法制备获得的高强耐磨无取向石墨烯/Ti2AlNb复合材料。

7.根据权利要求6所述高强耐磨无取向石墨烯/Ti2AlNb复合材料,其特征在于,其平均显微硬度为360.395HV~490.23HV,极限抗压强度为1374.274MPa~1695.055MPa,平均摩擦-4 3 -1 -1 -4 3 -1 -1系数为0.5917~0.6968,磨损率为2.99×10 ·mm·N ·m ~7.88×10 ·mm·N ·m 。

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