[發(fā)明專利]一種石墨烯和稀土協(xié)同強化的鑄造鋁硅合金及其制備方法

有效

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• 申請日: 2017-12-04
• 公開（公告）號: CN108220703B
• 公開（公告）日: 2020-01-24
• 發(fā)明（設計）人: 王宏宇;許增;吳勃;丁揚;陳特
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22F1/043;C22C1/10
• 代理公司: 32218 南京天華專利代理有限責任公司
• 代理人: 瞿網蘭

1.一種石墨烯和稀土協(xié)同強化的鑄造鋁硅合金，其特征在于協(xié)同強化后的鑄造鋁硅合金各組份的質量百分比為：硅6.5～7.0%、石墨烯0.3～0.5%、鎂0.3～0.4%、鈰0.3～0.5%、鈦0.08～0.2%、其他雜質≤0.7%、余量為鋁，各組份之和為100%；其中，石墨烯用于提高鋁硅合金的強度和導電性，鈰用于改善鋁硅合金由于石墨烯的添加引起流動性不足而導致缺陷增多的問題；同時，這一鑄造鋁硅合金配合使用如下的熱處理工藝，首先進行加熱溫度為525±5℃、保溫時間為5～7h、用85～95℃水冷卻的固溶處理，然后進行加熱溫度為180±5℃、保溫時間8～10h、空冷的時效熱處理；鋁、石墨烯和鈰以鋁/石墨烯/稀土中間合金的形式加入，通過在制備鋁/石墨烯/稀土中間合金的過程中加入富鈰稀土，改善了鋁基石墨烯材料的鑄造性能，生產薄壁異型鑄件時將由于充型能力不足產生的缺陷降低了30%以上。

2.根據(jù)權利要求1所述的鑄造鋁硅合金，其特征是：所述石墨烯原料為1～5層的少層石墨烯。

3.一種石墨烯和稀土協(xié)同強化的鑄造鋁硅合金的制備方法，其特征在于首先制備鋁/石墨烯/稀土中間合金，然后將中間合金加入鑄液中鑄造成型，最后進行加熱溫度為525±5℃、保溫時間為5～7h、用85～95℃水冷卻的固溶處理和進行加熱溫度為180±5℃、保溫時間8～10h、空冷的時效熱處理；其中，所述的鋁/石墨烯/稀土中間合金的制備方法為：首先將石墨烯和富鈰稀土粉放到乙醇溶液中進行超聲分散，然后將分散液在水浴中加熱直至得到糊狀的石墨烯和富鈰稀土粉混合物，再加入鋁粉并將鋁粉與石墨烯和富鈰稀土粉混合物一起加入球磨機中進行球磨，之后放入真空干燥箱干燥并進行熱壓燒結，得到鋁/石墨烯/稀土中間合金；所制備的鑄造鋁硅合金各組份的質量百分比為：硅6.5～7.0%、石墨烯0.3～0.5%、鎂0.3～0.4%、鈰0.3～0.5%、鈦0.08～0.2%、其他雜質≤0.7%、余量為鋁，各組份之和為100%。

4.根據(jù)權利要求3所述鋁硅合金的制備方法，其特征是：所述石墨烯原料為1～5層的少層石墨烯。

5.根據(jù)權利要求3所述鋁硅合金的制備方法，其特征是：所述富鈰稀土粉中稀土含量≥99.0%，其中鈰≥90%。

6.根據(jù)權利要求3所述鋁硅合金的制備方法，其特征是：所述球磨工藝中球料比為30:1，磨球材質為高碳鉻軸承鋼，轉速450～500rmp，時間2～3小時。

7.根據(jù)權利要求3所述鋁硅合金的制備方法，其特征是：所述超聲分散工藝是頻率70～80kHz，功率3～4kw，時間1.5～2小時。

8.根據(jù)權利要求3所述鋁硅合金的制備方法，其特征是：所述熱壓燒結工藝是軸向壓強為100～120MPa，燒結溫度為1200～1250℃，時間2～2.5小時。

9.根據(jù)權利要求3所述鋁硅合金的制備方法，其特征是：所述鋁/石墨烯/稀土中間合金占整個鑄造鋁硅合金質量的1-2%。