[發明專利]一種高強鋁合金及其制備方法

有效

• 申請號: 201711229266.3
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN107974675B
• 公開（公告）日: 2020-09-08
• 發明（設計）人: 陳寶書;欒道成;馮再;陳偉;廖力
• 申請（專利權）人: 西華大學
• 主分類號: C23C18/40
• 分類號: C23C18/40;C22C1/10;C22C1/05;C22C21/00
• 代理公司: 成都正華專利代理事務所(普通合伙) 51229
• 代理人: 李林合;李蕊

本發明公開了一種高強鋁合金的制備方法，屬于高強金屬材料技術領域。制備方法包括：制備改性石墨烯，用改性石墨烯和鋁合金混合制備復合粉，采用粉末冶金工藝制備得到高強鋁合金。本發明整個制備工藝簡單，改性石墨烯處理工藝與混料工藝相互配合，并且采用了易于控制的粉末冶金技術，操作簡單方便，并且制得的鋁合金強度、硬度高。

技術領域

本發明涉及高強金屬材料技術領域，具體涉及一種高強鋁合金及其制備方法。

背景技術

鋁基復合材料具有密度小、耐蝕性強、導電導熱性能優異，加工性能好等優點成為當前金屬基復合材料的主流。隨著汽車和航天航空領域的發展，尤其是在太空空間，電離輻射等惡劣環境對金屬復合材料的比強度、比模量、耐蝕性等提出更好的要求。傳統的陶瓷纖維和顆粒增強體已經不能滿足對鋁合金復合材料的要求。

石墨烯是一種由碳原子組成的單原子層結構的材料，具有優異的機械、電話、化學及光學等方面的優異性能。相比傳統增強體，石墨烯具有最低的密度、最高的導熱性能、最優良的力學性能，是一種具有廣闊應用前景的增強材料。

但是，由于石墨烯分散性差、在鋁基體中容易出現團聚，反而降低材料性能，而且在界面容易生成脆性體Al₄C₃，破壞復合材料的性能，此外，石墨材料與鋁及其合金潤濕性較差，界面結合強度低。

發明內容

本發明的目的是提供一種高強鋁合金及其制備方法，以解決石墨烯在鋁合金中分散性差、與鋁合金界面結合強度低，導致復合材料強度不高的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種高強鋁合金的制備方法，包括：

(1)將石墨烯置于由0.15mol/L的氯化亞錫和0.15mol/L的鹽酸構成的敏化液中在25-30℃下超聲處理30-45min，過濾并用去離子水清洗至中性；再將石墨烯加入至由0.0018mol/L的氯化鈀和0.3mol/L的鹽酸構成的活化液中在25-30℃下超聲處理30-45min，過濾并用去離子水清洗至中性；然后，將石墨烯加入至鍍液中并在25℃、pH為12的條件下超聲處理45-60min，過濾并用去離子水清洗至中性，在溫度為50℃下真空干燥24-25h，制得改性石墨烯，其中，所述鍍液由10g/L的硫酸銅、1g/L的硫酸鎳、15g/L的檸檬酸鈉、30g/L的次磷酸鈉和35g/L的硼酸構成；

(2)將所述改性石墨烯與鋁合金粉在V型混料機中用酒精濕混2-3h，待酒精揮發后干混45-60min，V型混料機的轉速為100-120r/min，制得復合粉，其中所述改性石墨烯的加量占所述復合粉的0.3wt％；

(3)將所述復合粉于真空或惰性氣氛中,在490℃下保溫30min后壓制成坯,將得到的預制坯于真空或惰性氣氛中在500℃、25MPa下燒結1h后進行1道次軋制成型，壓下量為60％，制得高強鋁合金。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，上述鋁合金粉為Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金。

進一步地，在本發明較佳的實施例中，上述Al-Zn-Mg-Cu系鋁合金包括按重量百分比計的以下組分：Zn 10.82％，Mg 3.03％，Cu 1.45％，Cr 0.12％，Zr 0.26％，Mn 0.24％,余量為Al。

上述的制備方法制備得到的高強鋁合金。

本發明具有以下有益效果：

本發明通過對石墨烯表面進行鍍銅處理制得改性石墨烯，克服了石墨烯在鋁合金基體中分散性差的問題以及界面結合強度低的問題。并且，采用濕混和干混相配合的混合工藝，將改性石墨烯與鋁合金粉充分混合；通過乙醇濕混，將原本比重較輕的石墨烯與鋁合金混合均勻，避免了石墨烯堆疊、團聚以及偏析等問題出現，由于乙醇易揮發，不會引入新的雜質，然后再用干混的方式進一步混合均勻。最后，采用粉末冶金技術制得高強鋁合金。