CN109554577B - 一种片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的制备方法，属于金属基复合材料的制备技术领域。所述方法中采用加工有环形凹槽的球磨罐对含有石墨烯粉末和钛粉/钛合金粉的浆料进行球磨，不仅可以将钛粉/钛合金粉球磨成片状，而且能使石墨烯均匀吸附和插入片状钛粉/钛合金粉内部；将石墨烯吸附和插入片状钛粉/钛合金粉的混合粉体先进行压制成型，再进行短时保温和淬火处理，使石墨烯与钛基体之间获得适当反应程度的界面，从而可以获得石墨烯均匀分散且界面良好的具有片层结构的石墨烯增强钛基复合材料。本发明所述方法工艺简单，可重复性高，而且所制备的石墨烯增强钛基复合材料具有极高的强度和较好的塑性，具有巨大的应用潜力。

Description

一种片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的制备方法

技术领域

本发明涉及一种片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的制备方法，属于金属基复合材料的制备技术领域。

背景技术

钛及钛合金具有十分杰出的比强度、比弹性模量和高温性能，是一种具有强大应用潜力的轻质金属材料，其特性被广泛运用于航空航天和汽车工业等领域。非连续增强钛基复合材料(DRTiMCs)的研发和制备对提高钛及钛合金的力学性能方面具有十分重要的意义，其中，粉末冶金法是制备DRTiMCs的重要方法之一，而且DRTiMCs的增强体一般通过原位自生的方法形成颗粒或短晶须状的陶瓷相。

近几年来，碳纳米材料逐渐被认为是比原位自生陶瓷增强体更具潜力的一种纳米强化相。石墨烯是一种由碳原子经过sp2杂化形成的二维碳纳米材料，其弹性模量可达约1Tpa，断裂强度约125Gpa，因此，石墨烯在复合材料领域中常被用于增强树脂基体、陶瓷基体和金属基体，使复合材料兼具优异的力学和物理性能。然而，目前在石墨烯增强钛基复合材料的制备过程中，有两个难以解决的问题：其一，由于范德华力的影响，石墨烯将产生严重的团聚，尤其是含量较高时，将难以均匀分散在基体中；其二，石墨烯与钛基体在高温下会在极短的时间内反应完全，而且普通烧结要经历长时间升温保温过程，在这个过程中石墨烯将大部分反应成为TiC相。

发明内容

针对石墨烯增强钛基复合材料的制备过程中存在的问题，本发明提供一种片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的制备方法，该方法基于分散和界面问题对传统球磨方式以及烧结方式进行改进，采用内壁上加工有环形凹槽的球磨罐进行球磨，不仅可以将钛粉/钛合金粉球磨成片状，而且使石墨烯均匀吸附和插入片状钛粉/钛合金粉中；通过短时保温和淬火处理可以使石墨烯与钛基体之间获得适当反应程度的界面，最终可以获得石墨烯均匀分散且界面良好的具有片层结构的石墨烯增强钛基复合材料，该复合材料具有极高的强度和较好的塑性。

发明的目的是通过以下技术方案实现的。

一种片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的制备方法，所述方法步骤如下：

(1)先将石墨烯粉末超声分散于无水乙醇中，再加入钛粉/钛合金粉，混合均匀后转移至球磨罐中，并加入球磨珠，然后在300r/min～400r/min下球磨1.5h～3.5h，球磨完成后除去无水乙醇并进一步干燥，得到石墨烯吸附和插入片状钛粉/钛合金粉的混合粉体；

(2)将石墨烯吸附和插入片状钛粉/钛合金粉的混合粉体装入钢模具内，然后对钢模具施加压力并进行加热，升温速率为50℃/min～100℃/min，加热温度为500℃～550℃，压力为300MPa～500MPa，保温保压5min～10min，自然冷却，钢模具中的产物为粗坯；

(3)将粗坯置于850℃～900℃下并保温3min～20min，水淬，得到片层结构的石墨烯增强钛基复合材料。

步骤(1)中，石墨烯粉末与钛粉/钛合金粉的质量比为0.1:99.9～0.4:99.6，石墨烯粉末与钛粉/钛合金粉的质量之和与球磨珠的质量比为1：(5～20)；所述球磨罐内型面为圆柱面，内型面上加工有M条周向环形凹槽，M条环形凹槽均匀分布在球磨罐的内型面上，相邻两条环形凹槽的边界间距不少于1mm，且在球磨罐顶部预留一条以上环形凹槽宽度的光滑壁，环形凹槽的截面形状为非封闭的圆，环形凹槽的曲率半径R＝5.1mm～5.3mm，环形凹槽的深度0.5r≤h≤R；

其中，

r＜R，V为球磨罐的体积，D为球磨罐的内半径，r为所使用球磨珠的最小半径。

进一步地，使用尺寸相同的球磨珠且r＝5mm，优选h＝3mm～4mm。

进一步地，相邻两条环形凹槽的边界间距均为1mm～7mm。

进一步地，V＝0.9L～1.2L，M＝7～9。

进一步地，环形凹槽的表面粗糙度Ra＝0.8～3.2。

进一步地，步骤(1)中，石墨烯粉末在无水乙醇中的浓度为0.1mg/mL～0.2mg/mL，优选在300W～500W在超声分散0.5h～1h。

进一步地，钛粉/钛合金粉的形状不做要求，球形或者不规则形状都可以，其粉末尺寸优选3μm～200μm。

进一步地，在石墨烯吸附和插入片状钛粉/钛合金粉的混合粉体与钢模具之间铺设喷涂了氮化硼(BN)的石墨纸。

进一步地，球磨罐以及球磨珠的材质均为不锈钢。

有益效果：

本发明所述方法中采用加工有环形凹槽的球磨罐进行球磨，不仅可以将钛粉/钛合金粉球磨成片状，增大其表面积，有利于承载更大体积百分比的石墨烯，而且石墨烯与钛粉/钛合金粉受到更大的压力、摩擦力和剪切力，使石墨烯能够部分穿插进入片状钛粉/钛合金粉内部；所采用的短时保温和淬火处理有利于粗坯的晶界形成，使石墨烯与钛基体之间获得适当反应程度的界面，从而可以获得石墨烯均匀分散且界面良好的具有片层结构的石墨烯增强钛基复合材料。本发明所述方法工艺简单，可重复性高，所制备的石墨烯增强钛基复合材料的杂质含量少，而且该复合材料具有极高的强度和较好的塑性，具有巨大的应用潜力。

附图说明

图1为实施例1制备的片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的TEM(透射电子显微镜)图。

图2为实施例1制备的片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的电子背散射衍射(EBSD)中菊池带衬度(BC)图。

图3为实施例1制备的片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的拉曼光谱图。

图4为实施例1中所采用的加工有环形凹槽的球磨罐的剖视图；其中，1-球磨罐，2-环形凹槽，3-封盖。

图5为实施例2制备的片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的SEM(扫描电子显微镜)图。

图6为实施例3制备的片层结构的石墨烯增强钛基复合材料SEM图。

图7为实施例3制备的片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的压缩断口的SEM图。

图8为实施例4制备的片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的SEM图。

图9为实施例4制备的片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的压缩断口的SEM图。

图10为对比例1中制备的非片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的SEM图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步阐述，其中，所述方法如无特别说明均为常规方法，所述原材料如无特别说明均能从公开商业途径而得。

以下实施例中：

石墨烯粉末：纯度＞90％，尺寸为10μm～30μm，生产厂家为苏州恒球石墨烯科技有限公司；

钛粉：粉末形状为球形，密度4.51g/cm³，销售厂家为成都天齐机械五矿进出口股份有限公司；

钢模具：圆柱体结构，内径为20mm，外径为45mm，压头直径为19.6mm；

热处理设备：DC-B5/11，北京独创科技有限公司；

万能材料试验机：型号为INSTRON5848；

拉曼光谱仪：型号为inVia-Reflex；

扫描电子显微镜：日本HITACHI公司生产的HITACHI S-4800N场发射扫描电子显微镜；

透射电子显微镜：美国FEI公司生产的Tecnai G2F20型透射电子显微镜。

实施例1

片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的具体制备步骤如下：

(1)取一个外径130mm、内径110mm且内壁光滑的圆柱形的球磨罐1，球磨罐1的总高度为130mm，球磨罐1内腔的高度为120mm，球磨罐1的材质为不锈钢；然后，由球磨罐1的底部向顶部均匀加工8条周向环形凹槽2，环形凹槽2的截面形状为非封闭的圆，任意相邻两条环形凹槽2之间边界的间距均为3.5mm，每条环形凹槽2的曲率半径为5.2mm，每条环形凹槽2的宽度为9.4mm，每条环形凹槽2的深度为3mm，每条环形凹槽2表面的粗糙度Ra＝3.2，如图4所示；

(2)将0.03g石墨烯粉末加入到150mL无水乙醇中，并在300W功率下超声分散60min，然后在搅拌下加入14.97g直径约45μm的球形钛粉，搅拌均匀后转移至步骤(1)中加工有环形凹槽2的球磨罐1中，并加入150g直径为10mm的不锈钢球磨珠，然后采用封盖3将球磨罐1进行密封，再将其安装在QM-3SP04行星式球磨机中，随后打开行星式球磨机的电源使其在350r/min下球磨2h，再将球磨后的浆料转移至旋转蒸发仪中，于50r/min以及75℃下旋蒸除去无水乙醇后，再在80℃的真空干燥箱中干燥12h，得到石墨烯吸附和插入直径为59.46μm、厚度为13.71μm的片状钛粉的混合粉体；

(3)先在钢模具内垫一层0.2mm厚的喷涂了BN的石墨纸，再将石墨烯吸附和插入片状钛粉的混合粉体装入钢模具内，然后对钢模具施加300MPa的压力，并以100℃/min的升温速率加热至550℃，保温保压5min后自然冷却，钢模具中的产物是直径为20mm、高度为5mm的圆柱形粗坯；

(4)先将热处理设备迅速加热至900℃，再放入粗坯，保温7.5min后，取出进行水淬，得到片层结构的石墨烯增强钛基复合材料。

从图1的TEM照片中可知，由于受到环形凹槽2的作用，石墨烯均匀插入片状钛基体的内部，而且在石墨烯与钛基体之间产生一定厚度的TiC界面，说明石墨烯与钛基体界面结合较好。从图2的BC图中可以看出，经过短时保温和淬火处理后，晶界形成且片层钛基体组织结构完好，晶粒细化。从图3的拉曼光谱图中可以看出，所制备的石墨烯增强钛基复合材料内部存在石墨烯的D峰、G峰和2D峰，说明石墨烯结构完好。利用万能材料试验机可以测得所制备的石墨烯增强钛基复合材料轴向沿着烧结方向的屈服强度为2200MPa，比相同工艺下制备的纯钛(除了不添加石墨烯粉末外，且将石墨烯粉末的质量补入钛粉的质量中，其余工艺步骤及条件均与本实施例相同)的抗压强度提高了～280％，且断裂应变为30％。

实施例2

片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的具体制备步骤如下：

(1)取一个外径130mm、内径100mm且内壁光滑的圆柱形的球磨罐1，球磨罐1的总高度为130mm，球磨罐1内腔的高度为120mm，球磨罐1的材质为不锈钢；然后，由球磨罐1的底部向顶部均匀加工7条周向环形凹槽2，环形凹槽2的截面形状为非封闭的圆，任意相邻两条环形凹槽2之间边界的间距均为3.3mm，每条环形凹槽2的曲率半径为5.1mm，每条环形凹槽2的宽度为9.38mm，每条环形凹槽2的深度为3.1mm，每条环形凹槽2表面的粗糙度Ra＝3.2；

(2)将0.015g石墨烯粉末加入到150mL无水乙醇中，并在350W功率下超声分散50min，然后在搅拌下加入14.985g直径约45μm的球形钛粉，搅拌均匀后转移至步骤(1)中加工有环形凹槽2的球磨罐1中，并加入140g直径为10mm的不锈钢球磨珠，然后采用封盖3将球磨罐1进行密封，再将其安装在QM-3SP04行星式球磨机中，随后打开行星式球磨机的电源使其在350r/min下球磨2h，再将球磨后的浆料转移至旋转蒸发仪中，于50r/min以及75℃下旋蒸除去无水乙醇后，再在90℃的真空干燥箱中干燥11h，得到石墨烯吸附和插入直径为57.56μm、厚度为13.98μm的片状钛粉的混合粉体；

(3)先在钢模具内垫一层0.2mm厚的喷涂了BN的石墨纸，再将石墨烯吸附和插入片状钛粉的混合粉体装入钢模具内，然后对钢模具施加350MPa的压力，并以90℃/min的升温速率加热至530℃，保温保压6min后自然冷却，钢模具中的产物是直径为20mm、高度为5mm的圆柱形粗坯；

(4)先将热处理设备迅速加热至890℃，再放入粗坯，保温10min后，取出进行水淬，得到片层结构的石墨烯增强钛基复合材料。

从图5的SEM照片中可知，所制备的石墨烯增强钛基复合材料具有片层状的微观结构，石墨烯大部分均匀分布于片层结构之间，少量分布于晶粒内部。从该石墨烯增强钛基复合材料的TEM图中可以得知，在石墨烯与钛基体之间具有一定厚度的TiC界面，且石墨烯在钛基体中分布较为稀疏。从该石墨烯增强钛基复合材料的BC图中可以得知，经过短时保温和淬火处理后，晶界形成且片层钛基体组织结构完好，晶粒细化。从该石墨烯增强钛基复合材料的拉曼光谱图中发现微量TiC和石墨烯的峰。利用万能材料试验机可以测得所制备的石墨烯增强钛基复合材料的轴向压缩屈服强度为1550MPa，比相同工艺下制备的纯钛(除了不添加石墨烯粉末外，且将石墨烯粉末的质量补入钛粉的质量中，其余工艺步骤及条件均与本实施例相同)的抗压强度提高了～150％，且断裂应变为40％。

实施例3

片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的具体制备步骤如下：

(1)取一个外径135mm、内径110mm且内壁光滑的圆柱形的球磨罐1，球磨罐1的总高度为130mm，球磨罐1内腔的高度为115mm，球磨罐1的材质为不锈钢；然后，由球磨罐1的底部向顶部均匀加工9条周向环形凹槽2，环形凹槽2的截面形状为非封闭的圆，任意相邻两条环形凹槽2之间边界的间距均为2mm，每条环形凹槽2的曲率半径为5.2mm，每条环形凹槽2的宽度为9.42mm，每条环形凹槽2的深度为3mm，每条环形凹槽2表面的粗糙度Ra＝3.2；

(2)将0.0285g石墨烯粉末加入到160mL无水乙醇中，并在340W功率下超声分散45min，然后在搅拌下加入14.9715g直径约30μm的球形钛粉，搅拌均匀后转移至步骤(1)中加工有环形凹槽2的球磨罐1中，并加入140g直径为10mm的不锈钢球磨珠，然后采用封盖3将球磨罐1进行密封，再将其安装在QM-3SP04行星式球磨机中，随后打开行星式球磨机的电源使其在300r/min下球磨1.5h，再将球磨后的浆料转移至旋转蒸发仪中，于60r/min以及70℃下旋蒸除去无水乙醇后，再在90℃的真空干燥箱中干燥10h，得到石墨烯吸附和插入直径为47.31μm、厚度为11.56μm的片状钛粉的混合粉体；

(3)先在钢模具内垫一层0.2mm厚的喷涂了BN的石墨纸，再将石墨烯吸附和插入片状钛粉的混合粉体装入钢模具内，然后对钢模具施加350MPa的压力，并以90℃/min的升温速率加热至550℃，保温保压10min后自然冷却，钢模具中的产物是直径为20mm、高度为5mm的圆柱形粗坯；

(4)先将热处理设备迅速加热至900℃，再放入粗坯，保温10min后，取出进行水淬，得到片层结构的石墨烯增强钛基复合材料。

从图6的SEM照片中可知，所制备的石墨烯增强钛基复合材料具有片层状的微观结构，石墨烯均匀分布于片层结构之间和晶粒内部。从该石墨烯增强钛基复合材料的TEM图中可以得知，在石墨烯与钛基体之间具有一定厚度的TiC界面，且石墨烯在钛基体中分布较为稀疏。从该石墨烯增强钛基复合材料的BC图中可以得知，经过短时保温和淬火处理后，晶界形成且片层钛基体组织结构完好，晶粒细化。从该石墨烯增强钛基复合材料的拉曼光谱图中发现存在石墨烯的D峰、G峰和2D峰，说明石墨烯结构完好。从图7的断口SEM图中可以得知，该石墨烯增强钛基复合材料为脆性断裂，这是因为片状钛的尺寸小，石墨烯均匀分布后，该石墨烯增强钛基复合材料的可塑性变形区域小。利用万能材料试验机可以测得所制备的石墨烯增强钛基复合材料的轴向压缩屈服强度为2400MPa，比相同工艺下制备的纯钛(除了不添加石墨烯粉末外，且将石墨烯粉末的质量补入钛粉的质量中，其余工艺步骤及条件均与本实施例相同)的抗压强度提高了～300％，且断裂应变为10％。

实施例4

片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的具体制备步骤如下：

(1)取一个外径135mm、内径115mm且内壁光滑的圆柱形的球磨罐1，球磨罐1的总高度为130mm，球磨罐1内腔的高度为110mm，球磨罐1的材质为不锈钢；然后，由球磨罐1的底部向顶部均匀加工8条周向环形凹槽2，环形凹槽2的截面形状为非封闭的圆，任意相邻两条环形凹槽2之间边界的间距均为1mm，每条环形凹槽2的曲率半径为5.2mm，每条环形凹槽2的宽度为10.39mm，每条环形凹槽2的深度为5mm，每条环形凹槽2表面的粗糙度Ra＝3.2；

(2)将0.0315g石墨烯粉末加入到160mL无水乙醇中，并在320W功率下超声分散40min，然后在搅拌下加入14.9685g直径约125μm的球形钛粉，搅拌均匀后转移至步骤(1)中加工有环形凹槽2的球磨罐1中，并加入140g直径为10mm的不锈钢球磨珠，然后采用封盖3将球磨罐1进行密封，再将其安装在QM-3SP04行星式球磨机中，随后打开行星式球磨机的电源使其在350r/min下球磨3.5h，再将球磨后的浆料转移至旋转蒸发仪中，于60r/min以及70℃下旋蒸除去无水乙醇后，再在90℃的真空干燥箱中干燥11h，得到石墨烯吸附和插入直径为111.68μm、厚度为22.69μm的片状钛粉的混合粉体；

(3)先在钢模具内垫一层0.2mm厚的喷涂了BN的石墨纸，再将石墨烯吸附和插入片状钛粉的混合粉体装入钢模具内，然后对钢模具施加350MPa的压力，并以90℃/min的升温速率加热至550℃，保温保压10min后自然冷却，钢模具中的产物是直径为20mm、高度为5mm的圆柱形粗坯；

(4)先将热处理设备迅速加热至900℃，再放入粗坯，保温10min后，取出进行水淬，得到片层结构的石墨烯增强钛基复合材料。

从图8的SEM照片中可知，所制备的石墨烯增强钛基复合材料具有片层状的微观结构，但是石墨烯在片层结构之间存在团聚现象，这是因为片状钛粉可以吸附和插入石墨烯的表面积减小，多余的石墨烯只能团聚在晶界处。从该石墨烯增强钛基复合材料的TEM图中可以发现，石墨烯在晶界处以片状叠加方式形成了团聚，且石墨烯与钛基体之间具有一定厚度的TiC界面。从该石墨烯增强钛基复合材料的拉曼光谱图中发现存在石墨烯的D峰、G峰和2D峰，说明石墨烯结构完好。从图9的断口SEM图中可以得知，该石墨烯增强钛基复合材料为脆性断裂，这是因为团聚后的石墨烯在该石墨烯增强钛基复合材料中以缺陷的方式存在。表1是对图9中区域A以及区域B进行EDS测试的结果，由此可知，区域A为石墨烯，区域B为钛基体，说明该石墨烯增强钛基复合材料的脆性主要来自于团聚的石墨烯。利用万能材料试验机可以测得所制备的石墨烯增强钛基复合材料的轴向压缩屈服强度为1400MPa，比相同工艺下制备的纯钛(除了不添加石墨烯粉末外，且将石墨烯粉末的质量补入钛粉的质量中，其余工艺步骤及条件均与本实施例相同)的抗压强度提高了～154％，且断裂应变为17％。

表1

对比例1

在实施例1的基础上，采用内壁光滑的球磨罐1替换加工有环形凹槽2的球磨罐1，其他工艺步骤及条件不变，相应地，得到非片层结构的的石墨烯增强钛基复合材料。

图10是采用内壁光滑的球磨罐1在实施例1相同工艺条件下制备的非片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的SEM图，从图中可以看出，石墨烯未能较好得均匀分布于钛基体内(在晶界处出现大量条形团聚)，且该复合材料无片状结构出现。利用万能材料试验机可以测得所制备的非片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的轴向压缩屈服强度为578MPa，与相同工艺下制备的纯钛(除了不添加石墨烯粉末外，且将石墨烯粉末的质量补入钛粉的质量中，其余工艺步骤及条件均与本对比例相同)的抗压强度相比几乎没有提高。

综上所述，以上仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于：所述方法步骤如下，

步骤一、先将石墨烯粉末超声分散于无水乙醇中，再加入钛粉/钛合金粉，混合均匀后转移至球磨罐(1)中，并加入球磨珠，然后在300r/min～400r/min下球磨1.5h～3.5h，球磨完成后除去无水乙醇并进一步干燥，得到石墨烯吸附和插入片状钛粉/钛合金粉的混合粉体；

步骤二、将石墨烯吸附和插入片状钛粉/钛合金粉的混合粉体装入钢模具内，然后对钢模具施加压力并进行加热，升温速率为50℃/min～100℃/min，加热温度为500℃～550℃，压力为300MPa～500MPa，保温保压5min～10min，自然冷却，钢模具中的产物为粗坯；

步骤三、将粗坯置于850℃～900℃下并保温3min～20min，水淬，得到片层结构的石墨烯增强钛基复合材料；

步骤一 中，石墨烯粉末与钛粉/钛合金粉的质量比为0.1:99.9～0.4:99.6，石墨烯粉末与钛粉/钛合金粉的质量之和与球磨珠的质量比为1：(5～20)；所述球磨罐(1)内型面为圆柱面，内型面上加工有M条周向环形凹槽(2)，M条环形凹槽(2)均匀分布在球磨罐(1)的内型面上，相邻两条环形凹槽(2)的边界间距不少于1mm，且在球磨罐(1)顶部预留一条以上环形凹槽(2)宽度的光滑壁，环形凹槽(2)的截面形状为非封闭的圆，环形凹槽(2)的曲率半径R＝5.1mm～5.3mm，环形凹槽(2)的深度0.5r≤h≤R；

其中，

r＜R，V为球磨罐(1)的体积，D为球磨罐(1)的内半径，r为所使用球磨珠的最小半径。

2.根据权利要求1所述的片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于：在300W～500W下将石墨烯粉末超声分散于无水乙醇中，且超声分散0.5h～1h。

3.根据权利要求2所述的片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一 中，石墨烯粉末在无水乙醇中的浓度为0.1mg/mL～0.2mg/mL。

4.根据权利要求1所述的片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于：钛粉/钛合金粉的粉末尺寸为3μm～200μm。

5.根据权利要求1至4任一项所述的片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于：相邻两条环形凹槽(2)的边界间距均为1mm～7mm。

6.根据权利要求1至4任一项所述的片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于：V＝0.9L～1.2L，M＝7～9。

7.根据权利要求1至4任一项所述的片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于：环形凹槽(2)的表面粗糙度Ra＝0.8～3.2。

8.根据权利要求1至4任一项所述的片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于：使用尺寸相同的球磨珠且r＝5mm。

9.根据权利要求8所述的片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于：h＝3mm～4mm。

10.根据权利要求1至4任一项所述的片层结构的石墨烯增强钛基复合材料的制备方法，其特征在于：球磨罐(1)以及球磨珠的材质均为不锈钢。

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