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钛合金加工难题攻克！网状GNSs带来超精密加工新变革

融智有色 · 公众号 · 科技投资 · 2025-04-20 22:18

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导读

文中引入了一种新颖的材料设计策略，通过将网状石墨烯纳米片（GNSs）作为内部增强材料，从根本上提高钛合金和Ti-MMCs的可加工性，探讨了网状GNSs在切屑形成和加工表面形成中的潜在机制。结果表明，网络化GNSs/Ti64复合材料在切削力和推力的稳定性方面表现出色。该工作展示了石墨烯纳米片网络化在增强钛合金和Ti-MMCs的超精密加工中的巨大潜力。

钛合金因其优异的强度、轻质特性、生物相容性和耐腐蚀性，被广泛应用于航空航天、自动化、生物医学和化学工程等领域。钛金属基复合材料（Ti-MMCs）是一种新型工程材料，具有增强的力学性能、热导率和耐磨性。超精密加工是一种先进的制造工艺，用于实现各种工程材料的复杂几何形状和卓越的表面光洁度。为了应对钛合金和钛金属基复合材料（Ti-MMCs）在超精密加工过程中因低热导率和非均匀结构所带来的挑战，研究者提出了许多方法但通常依赖于对加工过程的外部辅助，成本高昂且对精度控制要求极高，这对钛合金和Ti-MMCs的可持续生产构成了重大挑战。

石墨烯纳米片（GNSs）因其出色的力学性能、热导率、自润滑能力和电学性能而备受关注。作为钛合金基体中的新型增强材料，GNSs有潜力增强Ti-MMCs的热导率、机械强度和耐磨性。基于此，新加坡国立大学的研究团队联合美国圣何塞州立大学引入了一种新颖的材料设计策略，将网络化的GNSs直接嵌入Ti64基体中，以制造适合超精密加工的自优化材料。相关工作以题为“Graphene nanosheets networking: a novel material design strategy to enhance ultra-precision machining of titanium alloys and composites”发表于期刊《Journal of Materials Processing Technology》。