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：稀有金属, 2021, 45(12): 1429-1437.

• 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

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Ti_2Cu衍射峰。(GNPs-Cu)/Ti6Al4V复合材料中存在大量GNPs,Ti_2Cu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Ti_2Cu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。

• 单位
  材料科学与工程学院; 南昌航空大学