[發(fā)明專利]一種鎳納米粒子修飾的石墨烯加強(qiáng)銅基復(fù)合材料的制備方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201810774047.1 | 申請(qǐng)日： | 2018-07-15 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN108998686A | 公開（公告）日： | 2018-12-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 不公告發(fā)明人 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 啟東創(chuàng)潞新材料有限公司 |
| 主分類號(hào)： | C22C1/05 | 分類號(hào)： | C22C1/05;C22C1/10;C22C9/00;C22C32/00 |
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| 地址： | 226200 江蘇省南通*** | 國(guó)省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 銅基復(fù)合材料 鎳納米粒子 石墨烯 修飾 制備 超聲 火花等離子體 塊狀復(fù)合材料 粉末混合物 旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器 氧化石墨烯 析出 反應(yīng)溶液 固體產(chǎn)物 過濾干燥 力學(xué)性能 去離子水 燒結(jié)系統(tǒng) 乙醇溶液 蒸餾水洗 離心法 溶劑 去除 過濾 冷卻 加工 | ||
本發(fā)明公開了一種鎳納米粒子修飾的石墨烯加強(qiáng)銅基復(fù)合材料的制備方法，步驟如下：將氧化石墨烯、NiCl2·6H2O和去離子水混合，超聲2.5?3.5h，加入N2H4·H2O，攪拌，反應(yīng)溶液冷卻到室溫，再通過離心法析出Ni?GPLs固體產(chǎn)物，用蒸餾水洗，過濾，干燥得到Ni?GPLs；將Ni?GPLs與Cu粉在乙醇溶液中混合，超聲1.5?2.5h，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中去除溶劑后，過濾干燥；采用火花等離子體燒結(jié)系統(tǒng)，將粉末混合物加工成塊狀復(fù)合材料，真空度為47?49MPa，于520?540℃下運(yùn)行7?9min，即得。該方法制備的鎳納米粒子修飾的石墨烯加強(qiáng)銅基復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能，極限抗拉強(qiáng)度提高。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明涉及一種鎳納米粒子修飾的石墨烯加強(qiáng)銅基復(fù)合材料的制備方法。
背景技術(shù)
金屬基體復(fù)合材料（metal matrix composites，MMCs）相比傳統(tǒng)基體材料可顯著增強(qiáng)復(fù)合材料的性能，如高強(qiáng)度、硬度和低密度等。碳納米管（carbon nanotubes，CNTs）具有特殊性能，被認(rèn)為是一個(gè)新的、有前途的增強(qiáng)材料。在MMCs中使用CNTs的研究已經(jīng)取得重大進(jìn)展，但仍有一些關(guān)鍵問題限制了它的實(shí)際應(yīng)用，如在金屬基體中CNTs的分散不均、加工過程中的不穩(wěn)定性及其本身的高成本等問題。
石墨烯優(yōu)異的性能引發(fā)科學(xué)界的研究熱潮，掀起一場(chǎng)新的技術(shù)革命，成為21世紀(jì)最具研究?jī)r(jià)值和應(yīng)用前景的材料。目前，石墨烯研究處于初期階段，制備大量石墨烯的技術(shù)尚不成熟，但其優(yōu)異的性能為復(fù)合材料的開發(fā)注入了一股新鮮動(dòng)力。充分發(fā)揮石墨烯的優(yōu)勢(shì)，制備出高性能的Cu基體復(fù)合材料引起了越來越多研究者的關(guān)注。與CNTs相比，石墨烯具有類似的內(nèi)在特性，但其價(jià)格更低、性能更穩(wěn)定，因此相比于在MMCs中使用CNTs，石墨烯是一種較好的替換物。
石墨烯在MMCs中有效發(fā)揮其效果的關(guān)鍵是均勻分散和有效的石墨烯與金屬基界面結(jié)合。粉末冶金結(jié)合液態(tài)超聲波處理和固態(tài)攪拌并在分子水平上混合的方法能有效解決這些問題。由于添加了石墨烯，石墨烯-MMCs的力學(xué)性能顯著增強(qiáng)。另一方面，金屬納米粒子（G-NPs）修飾石墨烯納米顆粒最近成為一個(gè)熱門研究話題。金屬粒子可與石墨烯很好地結(jié)合，有效解決石墨烯分離問題，原因是負(fù)載納米粒子可以限制石墨烯聚合。此外，附加的G-NPs將增加粘附接觸點(diǎn)，因此提高石墨烯金屬基的相互連接性。這種混合的納米結(jié)構(gòu)能降低石墨烯和金屬基體之間的密度不匹配問題，從而在復(fù)合材料制備加工過程中有效防止兩相分離，這為石墨烯有效融合進(jìn)MMCs打開一個(gè)新途徑。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種鎳納米粒子修飾的石墨烯加強(qiáng)銅基復(fù)合材料的制備方法。
本發(fā)明通過下面技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)：
一種鎳納米粒子修飾的石墨烯加強(qiáng)銅基復(fù)合材料的制備方法，包括如下步驟：將20-30份氧化石墨烯、35-45份NiCl2·6H2O和90-100份去離子水混合在一個(gè)燒瓶中，超聲處理2.5-3.5h，慢慢加入5-15份N2H4·H2O，攪拌50-60min，反應(yīng)溶液冷卻到室溫，再通過離心法析出Ni-GPLs固體產(chǎn)物，用蒸餾水洗4-6次，過濾，65-75℃真空干燥47-49h得到Ni-GPLs；將5-15份Ni-GPLs與20-30份Cu粉在75-85份乙醇溶液中混合，超聲處理1.5-2.5h，在旋轉(zhuǎn)蒸發(fā)器中去除溶劑后，混合粉末在65-75℃下過濾干燥；采用火花等離子體燒結(jié)系統(tǒng)，將粉末混合物加工成塊狀復(fù)合材料，真空度為47-49MPa，于520-540℃下運(yùn)行7-9min，即得；各原料均為重量份。
優(yōu)選地，所述的制備方法中，超聲處理3h。
優(yōu)選地，所述的制備方法中，攪拌55min。
優(yōu)選地，所述的制備方法中，70℃真空干燥48h。
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