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石墨烯调控3D打印功能钛的组织和性能

665   编辑:中冶有色网   来源:王春锦,陈文革,亢宁宁,杨涛  
2024-04-16 16:01:59
多孔钛有耐磨性、耐蚀性、良好的生物相容性、较大的比表面积和优良的吸附性,使其在催化剂载体、生物医用、电极材料[1]和航空航天[2]等领域受到了极大的关注 但是,“超轻高强”多孔钛的制备和研究仍处于起步阶段 选区激光熔化(SLM)技术具有设计自由度高、近净成型和零件结构可设计等优点,得到了广泛的应用[3] 添加增强相如TiC和稀土等,可提高多孔Ti及其合金的力学性能 Attar等[4]用SLM技术制备TiB2/Ti复合材料,在制备过程中TiB2与Ti基体发生反应生成的TiB颗粒可使晶粒细化,显著提高复合材料的力学性能 张美丽等[5]用粉末冶金法制备Nb/Ti多孔材料,研究了Nb含量对多孔结构性能的影响,发现Nb含量为30%的多孔材料综合性能最好 Chen等[6]用粉末冶金法制备Ti/Ag合金,发现随着Ag含量的提高其力学性能和耐蚀性能都显著提高 石墨烯(Gr),是一种以sp2杂化连接的碳原子紧密堆积成单层二维蜂窝状晶格结构的新材料[7] 已有研究表明[8],这种独特的二维结构使石墨烯具有优异的电学、热学和力学性能 在材料基体中加入石墨烯少量就可提高复合材料的性能,但是过多的石墨烯则易团聚,影响材料的性能 罗军明等[9]用微波烧结法制备石墨烯-Cu/TC4复合材料,发现镀铜石墨烯的加入使材料的力学性能显著提高 胡增荣等[10]用激光烧结法制备Gr/Ti复合材料,石墨烯的加入使Gr/Ti复合材料的耐蚀性能大幅提高 Mu等[11]用放电等离子烧结(SPS)技术制备出Gr/Ti复合材料,发现Ti和石墨烯界面处的碳化物对提高其拉伸性能起关键作用 Q Yan等[12]用SLM技术制备出超高强Gr/Ti复合材料,发现其综合性能优于用放电等离子烧结工艺制备的Gr/Ti复合材料 Lin等[13]研究了球磨时间对石墨烯在SLM成型过程中分散程度的影响,并制备出抗拉强度更高的Gr/TC4复合材料 沈建明等[14]用激光熔化沉积技术制备出Gr/TC4复合材料,发现石墨烯的加入使材料晶粒明显细化 本文以石墨烯作为增强相用SLM技术制备多孔Gr/Ti复合材料,研究石墨烯对其孔结构、物相、微观组织和力学性能的影响 1 实验方法1.1 实验用材料 实验用原料有钛粉和多层石墨烯纳米片 钛粉的化学成分列于表1 粉体颗粒的形貌如图1a所示,可见钛粉的纯度高、球形度良好,粒径范围为30~60 μm
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