Simultaneously improving mechanical, thermal, and anti-wear properties of Ti alloys using 3D-networked graphene as reinforcement

材料科学 石墨烯 复合材料 复合数 润滑 碳纤维 钢筋 粉末冶金 热稳定性 比强度 纳米技术 微观结构 化学工程 工程类
作者
Qi Yan,Biao Chen,Wenting Ye,Tao Zhang,Wan Qi Jie,Qing Zhou,Jianghua Shen,Jinshan Li,Wen Feng Lu,Hao Wang
出处
期刊:Carbon [Elsevier]
卷期号:213: 118152-118152 被引量:18
标识
DOI:10.1016/j.carbon.2023.118152
摘要

The simultaneous improvement of mechanical and functional properties of Ti alloys is of considerable significance for their diverse applications and service life. Incorporating graphene with Ti is hoping to realize that, however, it is challenging to achieve the improvement because of the poor chemical stability of carbon/Ti systems. This challenge becomes particularly significant when using high carbon-content reinforcements, as the reinforcement agglomeration is considered to adversely affect composite performances. In this work, an efficient powder metallurgy method was developed to fabricate titanium matrix composites reinforced by a high content of graphene nanosheets (GNSs). Quasi-continuous GNSs were arranged in a 3D network and were surrounded by in-situ TiC. The results revealed that the load-transfer and solid-solution strengthening factors contributed to the high mechanical strength of the composites. Moreover, the GNS networks conduced to the improvement of thermal conduction, reduced the total weight, and enhanced the anti-wear performance of the composites via self-lubrication. Furthermore, the proposed approach can be applied to other carbon/metal composites for achieving significant improvements in their performance.
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