[發明專利]泡沫石墨烯骨架增強鋁基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201610161189.1
• 申請日: 2016-03-21
• 公開（公告）號: CN105603265B
• 公開（公告）日: 2017-10-31
• 發明（設計）人: 魏秋平;馬莉;周科朝;余志明;李志友;葉文濤;張岳峰
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C1/10;C23C16/26;C23C16/50
• 代理公司: 長沙市融智專利事務所43114
• 代理人: 顏勇

1.泡沫石墨烯骨架增強鋁基復合材料，其特征在于，所述復合材料包括增強體、基體材料，所述增強體包括泡沫骨架襯底、石墨烯強化層，所述泡沫骨架襯底表面設有石墨烯強化層；所述泡沫骨架襯底選自泡沫金屬骨架、泡沫陶瓷骨架、泡沫碳骨架中的至少一種，所述基體材料選自鋁或鋁基合金；

所述石墨烯強化層選自石墨烯膜、石墨烯墻、石墨烯包覆金剛石、碳納米管包覆石墨烯中的一種；

所述增強體采用下述方案制備：

將泡沫骨架襯底清洗、烘干后，先采用電鍍、化學鍍、蒸鍍、磁控濺射、化學氣相沉積、物理氣相沉積中的一種方法在襯底表面沉積鎳、銅、鎢、鉬、鈦、銀、鉻中的一種或復合金屬層，然后，置于納米晶和微米晶金剛石混合顆粒的懸濁液中，加熱至沸騰后，于超聲波中震蕩、分散均勻，得到網孔中間鑲嵌大量納米晶和微米晶金剛石顆粒的泡沫骨架襯底；對泡沫骨架襯底采用化學氣相沉積在泡沫骨架表面或金剛石顆粒表面原位生長石墨烯膜、石墨烯墻、石墨烯包覆金剛石、碳納米管包覆石墨烯，得到增強體。

2.根據權利要求1所述的泡沫石墨烯骨架增強鋁基復合材料，其特征在于，所述泡沫金屬骨架選自泡沫鎳、泡沫銅、泡沫鈦、泡沫鈷、泡沫鎢、泡沫鉬、泡沫鉻、泡沫鐵鎳、泡沫鋁中的一種；所述泡沫陶瓷骨架選自泡沫A1₂O₃、泡沫ZrO₂、泡沫SiC、泡沫Si₃N₄、泡沫BN、泡沫B₄C、泡沫AlN、泡沫WC、泡沫Cr₇C₃中的一種。

3.根據權利要求1所述的泡沫石墨烯骨架增強鋁基復合材料，其特征在于，所述泡沫骨架襯底中，泡沫孔徑為0.01-10mm，開孔率40-99.9％，泡沫孔洞均勻分布或隨機分布；泡沫骨架為平面結構或三維立體結構。

4.根據權利要求1所述的泡沫石墨烯骨架增強鋁基復合材料，其特征在于，石墨烯強化層中，石墨烯包覆金剛石是指在金剛石表面原位生長石墨烯，且石墨烯垂直于金剛石表面形成石墨烯墻；

碳納米管包覆石墨烯是指在石墨烯表面原位生長碳納米管，且碳納米管垂直于石墨烯表面形成碳納米管林。

5.根據權利要求1-4任意一項所述的泡沫石墨烯骨架增強鋁基復合材料，其特征在于，基體材料中還添加有強化顆粒，強化顆粒選自高導熱顆粒、超硬耐磨顆粒、導電顆粒中的至少一種；所述高導熱顆粒選自金剛石粉、石墨烯、碳納米管、石墨烯包覆金剛石微球、碳納米管包覆金剛石微球、碳納米管包覆石墨烯中的至少一種；超硬耐磨顆粒選自金剛石粉、SiC、TiC、TiN、AlN、Si₃N₄、Al₂O₃、BN、WC、MoC、Cr₇C₃中的至少一種；導電顆粒選自石墨、碳納米管、石墨烯中的至少一種。

6.根據權利要求5所述的泡沫石墨烯骨架增強鋁基復合材料，其特征在于，復合材料中，各組分的體積百分含量為：基體材料體積分數為40-99.9％，增強體體積分數為0.01-60％，強化顆粒體積分數為0-30％，各組分體積百分之和為100％。

7.根據權利要求6所述的泡沫石墨烯骨架增強鋁基復合材料，其特征在于，在基體中，增強體以單體增強或多體陣列增強，所述多體陣列增強是指增強體以層片狀平行分布或以柱狀平行分布于基體中。