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文献综述
文 献 综 述1. 课题背景 自 20 世纪 50 年代以来,钛合金凭借其比强度高、耐高温、抗腐蚀、良好的生物相容性等优良性能在航空航天、交通运输、医疗等领域被广泛应用[1]。
但目前钛合金的应用仍受许多因素的限制,例如难以成形和加工、价格昂贵等,而且性能还有待进一步提高。
目前钛合金的使用温度难以高于600℃,耐磨性较低,弹性模量与强度也低于传统的高温合金[2]。
为进一步提高钛合金的弹性模量、强度、耐磨性和使用温度以扩大其应用范围,通过合金化或复合化引入第二相进行强化是一种直接有效的手段[1]。
石墨烯是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的二维碳纳米材料,具有极其优异的力学、光学、电学特性,被认为是未来革命性的材料[3]。
石墨烯的理论弹性模量高达 1TPa,固定拉伸强度为 130GPa,是理想的复合材料增强相,已成功用于增强聚合物复合材料,并在应用于金属基复合材料上表现出良好态势[4]。
目前石墨烯增强金属基复合材料研究中主要存在着以下几个问题：石墨烯制备工艺复杂,石墨烯在金属基体中易团聚,石墨烯与金属之间不润湿或发生严重界面反应,石墨烯/金属界面结合机制与强化机理不明确[3]。
通过先进制备技术的开发应用,少量石墨烯便可以显著的提高金属材料的强度、导热导电能力和耐磨性,显示出广阔的应用前景。
金属钛性质活泼,容易与碳发生化学作用[5],石墨烯与钛基体之间的界面结合强度将对复合材料的整体性能产生显著影响,正确了解界面的微观结构信息与性质对实现复合材料整体性能的控制具有重要的意义[6],但石墨烯片层极小的纳米级尺寸使得其与钛的结合界面在实验中很难被观察到。
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