[發明專利]一種用包覆氧化鎂石墨烯增強鎂基復合材料的方法

有效

• 申請號: 201510088041.5
• 申請日: 2015-02-26
• 公開（公告）號: CN104894419B
• 公開（公告）日: 2017-01-04
• 發明（設計）人: 袁秋紅;曾效舒;劉勇
• 申請（專利權）人: 南昌大學
• 主分類號: C22C1/05
• 分類號: C22C1/05;C22C23/00
• 代理公司: 南昌新天下專利商標代理有限公司36115
• 代理人: 施秀瑾

技術領域

本發明屬于金屬材料制備領域，特別涉及鎂基復合材料的制備方法。

背景技術

近年來，隨著航空航天、機械、汽車及電子行業等高新技術領域的快速發展，對鎂基復合材料的需求量急劇增加。鎂基復合材料具有比強度、比剛度高、高耐磨性、高的減振性等優點，受到了前所未有的重視。而石墨烯（graphene,?GN）自2004年被安德烈·海姆和康斯坦丁·諾沃消洛夫成功地從石墨中剝離出以來，由于其優越的物理化學性能，引起了材料研究者們廣泛的興趣。目前將石墨烯作為增強相引入鎂合金基體中，試圖獲得高性能鎂基復合材料還處于起始階段。與碳納米管類似，要制備高性能石墨烯鎂基復合材料同樣需解決以下3個方面的問題：一是如何采取適當的方法將石墨烯均勻地分散到基體中，且與基體良好的界面結合；二是如何解決石墨烯表面活性低，與鎂合金潤濕性較差的難題；三是如何使石墨烯在高溫燒結過程中保持完整結構。目前，解決以上三個問題，主要是通過對石墨烯進行表面改性處理來達到改善分散性的同時提高石墨烯與鎂基體的界面結合強度。已有研究報道[Kondoh?K,?Fukuda?H,?Umeda?J,?et?al.?Materials?Science?and?Engineering:?A.?2010,?527(16–17):?4103-4108]在碳納米管與鎂基體界面處存在納米級氧化鎂時復合材料強度更高，界面處納米氧化鎂過渡層的存在可以提高碳納米管與基體的界面結合質量。納米級氧化鎂(magnesium?oxide,?MgO)與鎂具有很好的晶體取向關系，能夠作為鎂基體的異質形核質點，細化鎂合金晶粒。鑒于此，若在石墨烯表面包覆一層均勻的納米氧化鎂顆粒，則能夠有效改善石墨烯在鎂基體中的分散性，細化晶粒組織，并可提高石墨烯與鎂基體的界面結合強度，從而有利于制備出高性能石墨烯/鎂基復合材料。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術的不足，提供一種用包覆氧化鎂石墨烯(magnesium?oxide?coated?graphene,?MgO-GN)增強鎂基復合材料的方法。

本發明是通過以下技術方案實現的。

本發明所述的制備方法包括以下步驟。

（1）將0.1-5g包覆氧化鎂后的石墨烯與≥250?ml的乙醇溶液混合后超聲分散1-2h得到均勻分散的包覆氧化鎂石墨烯混合液。

（2）將質量≥95g，粒度≤325目的AZ91鎂合金粉末加入到步驟（1）所得混合液中，同時進行超聲+機械攪拌1-3h后獲得分散較均勻的混合漿液。

（3）對步驟（2）所得混合漿液進行濾、真空干燥后轉移至模具中，在室溫下進行冷壓，壓力為100-600MPa。

（4）將步驟（3）所得冷壓后的復合材料在氬氣保護下，燒結2-4h，燒結溫度為500～600℃。

（5）最后將步驟（4）燒結后的復合材料在350～400℃溫度下進行熱擠壓。

（6）最后將步驟（5）擠壓后的復合材料進行T6熱處理。

本發明工藝成本低，安全可靠，操作簡單，包覆氧化鎂石墨烯在鎂合金中分散均勻且與基體界面結合強度高，其晶粒細化效果明顯，復合材料性能優異，適于工業化制備高性能石墨烯增強鎂合金復合材料。

附圖說明

圖1為本發明所用包覆氧化鎂石墨烯的SEM形貌。

圖2為本發明制備的包覆氧化鎂石墨烯在AZ91鎂合金粉中的分散情況。其中，a為放大倍數為1500倍的顯微圖像；b為放大倍數為12000倍的顯微圖像。

圖3為本發明制備的AZ91合金與AZ91/0.5wt.%MgO-GN復合材料顯微組織。其中，a為AZ91合金顯微組織，b為AZ91/0.5wt.%MgO-GN復合材料顯微組織。

圖4為本發明制備的AZ91/0.5wt.%MgO-GN復合材料斷口形貌情況。

圖5為圖4所示斷口形貌對應A區域位置的能譜分析結果。

具體實施方式

本發明將通過以下實施例作進一步說明。

實施例1。