[發(fā)明專利]超高熱導率的定向排列石墨烯鎂基合金、制備方法及裝置

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• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109439987A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 李俊竺;田博;姜小川;董豪聰;王洪煒
• 申請（專利權(quán)）人: 廈門十一維科技有限公司
• 主分類號: C22C23/00
• 分類號: C22C23/00;C22C23/04;C22C32/00;C22C1/10
• 代理公司: 青島發(fā)思特專利商標代理有限公司 37212
• 代理人: 鞏同海

1.一種超高熱導率的定向排列石墨烯鎂基合金，其特征在于，由鎂合金基體和分布在基體中的石墨烯納米片組成，其中石墨烯納米片在基體中定向排列。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的超高熱導率的定向排列石墨烯鎂基合金，其特征在于，所述鎂合金基體由鎂和摻雜金屬制成，所述摻雜金屬包括鋅、錫、鈣、鍶、鋁、錳或鎂-錳合金、鎂-鈣合金中的一種或兩種以上。

3.一種超高熱導率的定向排列石墨烯鎂基合金的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)按質(zhì)量百分比稱取石墨烯、鎂和摻雜金屬，在保護氣氛中熔煉混勻，混勻后靜置；

(2)將步驟(1)制得的熔煉混勻的石墨烯鎂合金熔體降溫后，保溫并外加磁場，再固化，獲得超高熱導率的定向排列石墨烯鎂基合金。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超高熱導率的定向排列石墨烯鎂基合金的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中石墨烯、摻雜金屬和鎂的質(zhì)量份數(shù)分別為，石墨烯為1.0wt％～5.0wt％，鋅為0.5wt％～3.5wt％、錫為0.5wt％～4.0wt％、鈣為0.16wt％～1.5wt％、鍶為0.02wt％～1.5wt％、鋁為0.1wt％～1.0wt％、錳為0.1wt％～0.5wt％，余量為鎂，以上組分質(zhì)量百分比之和為100％。

5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超高熱導率的定向排列石墨烯鎂基合金的制備方法，其特征在于，所述步驟(1)中熔煉過程，熔煉溫度為730℃～740℃，熔煉時間為1～3小時，保護氣體為氬氣、氮氣或二氧化碳。

6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的超高熱導率的定向排列石墨烯鎂基合金的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中保溫溫度為670℃～700℃，保溫時間為3～5min；步驟(2)中磁場強度為0.1～5T。

7.一種超高熱導率的定向排列石墨烯鎂基合金的制備裝置，其特征在于，包括高溫熔煉爐(1)、鑄造爐(14)，高溫熔煉爐(1)和鑄造爐(14)通過出料管道(23)連接；

所述高溫熔煉爐(1)與真空泵(3)連通，連通管道上設(shè)有真空泵閥門(2)；高溫熔煉爐(1)內(nèi)部設(shè)有熔煉坩堝(9)，熔煉坩堝(9)外周設(shè)有發(fā)熱體(10)，內(nèi)部插有垂直懸掛的攪拌器(8)；攪拌器(8)通過傳動軸(7)與攪拌電機(6)連接，攪拌電機(6)位于高溫熔煉爐(1)頂部中心；

所述鑄造爐(14)內(nèi)部設(shè)有坩堝(16)、感應(yīng)線圈(15)、發(fā)熱體(18)和氣冷盤(20)；坩堝(16)側(cè)壁外纏繞有感應(yīng)線圈(15)，坩堝(16)與感應(yīng)線圈(15)之間設(shè)有發(fā)熱體(18)；坩堝(16)底部與圓盤狀的氣冷盤(20)頂部緊密貼合；

所述出料管(23)一端與熔煉坩堝(9)底部連通，連接處設(shè)置有閥門(12)，另一端與鑄造爐(14)連通，開口于坩堝(16)內(nèi)腔上方；出料管道(17)外周包裹有保溫層(13)。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超高熱導率的定向排列石墨烯鎂基合金的制備裝置，其特征在于，所述保溫層(13)由Al₂O₃陶瓷氈制成，Al₂O₃陶瓷氈的厚度為30～60mm。

9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的超高熱導率的定向排列石墨烯鎂基合金的制備裝置，其特征在于，所述氣冷盤(20)側(cè)部設(shè)有氣冷盤出氣口(19)，底部中心設(shè)有氣冷盤進氣口(21)；氣冷盤(20)內(nèi)腔中設(shè)有螺旋氣冷隔板(22)，在氣冷盤(20)中以氣冷盤進氣口(21)為中心呈螺旋狀盤繞分布。