添加碳納米管的鈦合金復(fù)合材料開發(fā)

碳納米管(CNT)作為一維納米材料，其高模量、高強度及綜合性能是復(fù)合材料的理想增強體。利用CNT為增強體制備鈦基復(fù)合材料，探索新的CNT增強鈦基復(fù)合材料的制備工藝并研究其對材料性能的影響，對改善鈦合金性能和拓展鈦合金應(yīng)用領(lǐng)域，都具有重要的理論意義和實用價值。

日本學(xué)者滝澤秀一等人研究了在鈦合金中添加碳納米管(CNT)的制造技術(shù)。通過在代表性的鈦合金Ti-6Al-4V及SP700(Ti-4.5Al-3V-2Mo-2Fe)中均一微細分散地添加碳納米管(添加量＜1%，質(zhì)量分數(shù))及其相應(yīng)的后續(xù)制造技術(shù)，使合金的強度、延性、剛性大幅度改善。

開發(fā)的基礎(chǔ)技術(shù)包括：①抑制CNT與鈦反應(yīng)的CNT的涂層技術(shù)；②涂層CNT與鈦合金粉末的混合技術(shù)；③粉末混合物的燒結(jié)技術(shù)；④燒結(jié)體的塑性加工技術(shù)；⑤改善性能和加工熱處理及熱處理技術(shù)；⑥在高爾夫球桿頭部擊球面上的應(yīng)用及表面的電子束處理。

為了防止CNT與鈦合金在高溫下發(fā)生反應(yīng)，開發(fā)了CNT表面的Si涂層形成工藝技術(shù)。通過對混合裝置旋轉(zhuǎn)軸速度冷卻水溫等的優(yōu)化，改善了混粉過程中CNT的凝聚及Ti粉的凝固等問題。用放電等離子燒結(jié)法，可在短時間內(nèi)實現(xiàn)燒結(jié)。塑性加工采用適宜條件下的熱鍛工藝方法。熱加工后分別研究了兩種合金的熱處理工藝，Ti-6Al-4V合金采用950℃的模壓淬火，480℃時效處理，而SP-700鈦合金采用870℃的模壓淬火，450℃時效處理。熱處理后兩種合金均可獲良好的力學(xué)性能。

用添加碳納米管的鈦合金復(fù)合材料試制了高爾夫球桿擊球面。對該表面進行電子束處理，提高了擊球面的表面質(zhì)感及耐久性。