石墨烯增强钛基复合材料设计及制备技术
作  者:穆啸楠 张洪梅 著
标准书号:978-7-5763-5280-1
出版日期:2025年4月
图书规格:16开
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"钛基复合材料是一种具有高比强度、低密度、优良耐磨性能和高温性能的轻质金属基复合材料。是航空航天、交通运输等领域中提高力学性能、减重增效的候选材料。钛基复合材料通常以纯钛或钛合金为基体,采用外加法或者原位自生法,加入或者生成增强相。选择具有高强的碳纳米材料作为增强体不仅能够极大地提高基体的力学性能,同时还能够降低绝热剪切敏感性,成为极具潜力的轻质防护材料。石墨烯(单层以上简称GNPs)是一种具有高比表面积,由碳原子经过sp2杂化形成的二维碳结构材料。因其卓越的电学、热学和力学性能,近年来成为一种非常有潜力的二维碳纳米 “明星” 增强体,已在树脂、陶瓷、金属等基体中展现出优异的强化效果。石墨烯增强钛基复合材料(GNPs/Ti)是国内外近十年才开始研究的一种以钛或钛合金为基体,以石墨烯作为增强体的新型钛基复合材料, GNPs/Ti相比传统非连续增强钛基复合材料展现出更加优异的高强度、高韧性、低密度、抗冲击性等特性。
目前,GNPs/Ti制备面临着几个重要而又难以解决的问题,其一,GNPs在钛基体中的均匀分散问题;其二,由于钛具有非常高的化学活性,GNPs极易产生严重的界面反应而全部成为碳化钛的问题;其三,GNPs自身纳米结构的完整性和缺陷问题。这些问题严重制约了GNPs在钛基体中的载荷承载能力,降低了复合材料力学性能,并限制了GNPs/Ti复合材料在实际工程中的应用。其中,最难以解决,也是最令研究者困惑的问题是:如何才能让GNPs在钛基复合材料变形的过程中起到有效的载荷传递作用,从而真正实现GNPs本征增强效果?事实上,在过去十多年对碳纳米管(CNTs)增强钛基复合材料的研究中也出现了类似的问题。由于GNPs具有高比表面积,复合材料的界面反应程度更大,原位生成碳化物的区域更广。因此亟需寻求新的设计和制备方法,以纳米反应界面可控为核心,突破石界面反应精细调控技术,厘清界面反应碳化物生长特性和微结构特征,设计具有GNPs本征增强效果的钛基复合材料,避免原位自生碳化钛完全取代GNPs成为主要增强体。"

穆啸楠:工学博士,硕士生导师,北京理工大学特别副研究员,主要从事新型钛基复合材料的界面、构型设计和力学行为等方面研究工作。入选中国复合材料学会优博,中国科协青年人才托举工程。近年来在国内外期刊发表学术论文30余篇,授权专利10项,主持国家自然科学基金等国家级和省部级科技项目(基金)多项。张洪梅:工学博士,博士生导师,北京理工大学教授,长期从事金属基复合材料设计与制备技术、材料数据库和大数据技术方向研究,负责国家先进材料体系和平台建设,先后主持自然科学基金、预研共用技术、重大工程等国家纵向科研项目。
暂无前言
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