[發(fā)明專利]一種碳納米管增強(qiáng)鈦鎂合金復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910372840.3
• 申請(qǐng)日: 2019-05-06
• 公開（公告）號(hào): CN110039042B
• 公開（公告）日: 2021-04-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 袁曉敏;朱浩楠;張義偉
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 安徽工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F1/00
• 分類號(hào): B22F1/00;B22F3/14;C22C14/00;C22C1/05
• 代理公司: 合肥順超知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 34120
• 代理人: 周發(fā)軍

本發(fā)明提供一種碳納米管增強(qiáng)鈦鎂合金復(fù)合材料的制備方法，涉及復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，包括以下步驟：稱取鈦粉末、氫化鎂粉末和純化后的碳納米管粉末；將純化后的碳納米管粉末置于無水乙醇中超聲分散均勻，得碳納米管無水乙醇分散液；將鈦粉末、氫化鎂粉末和碳納米管無水乙醇分散液混合后濕法手工研磨1.5h以上，形成混合物；將研磨后的混合物干燥后得混合粉末，將混合粉末裝入石墨模具中，并一同放入熱模擬機(jī)進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)，燒結(jié)完成后脫膜取出，得碳納米管增強(qiáng)鈦鎂合金復(fù)合材料，其具有金屬鈦的高強(qiáng)度和優(yōu)良的抗腐蝕性，還具有良好的導(dǎo)熱性，且該方法成本低、工藝簡(jiǎn)單。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種碳納米管增強(qiáng)鈦鎂合金復(fù)合材料的制備方法。

背景技術(shù)

碳納米管因其獨(dú)特的力學(xué)、電學(xué)及化學(xué)等特性，在場(chǎng)發(fā)射、納米電子器件、納米機(jī)械、復(fù)合增強(qiáng)材料、儲(chǔ)氫材料等眾多領(lǐng)域取得了廣泛應(yīng)用。隨著碳納米管合成技術(shù)的日益成熟，使碳納米管低成本大量合成已經(jīng)成為可能，探索和研究碳納米管的應(yīng)用已成為當(dāng)務(wù)之急。用力學(xué)和物理性能優(yōu)異的碳納米管增強(qiáng)鈦鎂合金，制備出高比強(qiáng)度、高彈性模量、優(yōu)良的耐熱性的碳納米管增強(qiáng)鈦鎂基復(fù)合材料具有良好的發(fā)展前景。金屬鈦的比重小、強(qiáng)度高、抗腐蝕性好，是航空、航海、石油、化工、生物、醫(yī)藥等工業(yè)的首選材料；金屬鎂的密度同樣很小，其合金具有高比強(qiáng)度、彈性模量、良好的耐高溫性能、阻尼性能和電磁屏蔽性能。

因此，碳納米管增強(qiáng)鈦鎂基復(fù)合材料具有低密度、高比模量、高比強(qiáng)度、良好的加工性能以及良好的耐腐蝕性，是理想的輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料，在汽車制造領(lǐng)域、航空航天、電子產(chǎn)品等領(lǐng)域都有廣闊的應(yīng)用前景。碳納米管(CNTs)增強(qiáng)鈦鎂基復(fù)合材料技術(shù)關(guān)鍵在于優(yōu)化碳納米管(CNTs)與基體的界面潤(rùn)濕性和均勻分散性，然而目前的研究結(jié)果和理論預(yù)測(cè)值仍存在一定的差距，主要的原因有三方面：一是碳納米管與基體潤(rùn)濕性較差，以致碳納米管與基體所形成的界面強(qiáng)度較弱；二是碳納米管自身表面能極高，在范德華力的作用下易發(fā)生團(tuán)聚現(xiàn)象，使其在基體中難以均勻分散；三是碳納米管在制備過程中，其結(jié)構(gòu)完整性可能會(huì)遭到一定程度的破壞或者發(fā)生化學(xué)反應(yīng)生成不利第二相。

發(fā)明內(nèi)容

(一)解決的技術(shù)問題

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供了一種碳納米管增強(qiáng)鈦鎂合金復(fù)合材料的制備方法，其制備的鈦鎂合金復(fù)合材料不僅具有金屬鈦的高強(qiáng)度和優(yōu)良的抗腐蝕性，還具有良好的導(dǎo)熱性，且該方法成本低、工藝簡(jiǎn)單。

(二)技術(shù)方案

為實(shí)現(xiàn)以上目的，本發(fā)明通過以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)：

一種碳納米管增強(qiáng)鈦鎂合金復(fù)合材料的制備方法，包括以下步驟：

1)稱取鈦粉末、氫化鎂粉末和純化后的碳納米管粉末；

2)將純化后的碳納米管粉末置于無水乙醇中超聲分散均勻，得碳納米管無水乙醇分散液；

3)將鈦粉末、氫化鎂粉末和碳納米管無水乙醇分散液混合后濕法手工研磨1.5h以上，形成混合物；

4)將步驟3)研磨后的混合物干燥后得混合粉末，將混合粉末裝入石墨模具中，并一同進(jìn)行真空熱壓燒結(jié)，燒結(jié)完成后脫膜取出，得碳納米管增強(qiáng)鈦鎂合金復(fù)合材料。

進(jìn)一步的，步驟1)中鈦粉末和氫化鎂粉末的質(zhì)量比為80-95:5-20；純化后的碳納米管粉末用量為鈦粉末和氫化鎂粉末總質(zhì)量的0.5-1％。

進(jìn)一步的，步驟4)中，混合粉末裝入石墨模具時(shí)，混合粉末與上下模具壓頭、石墨模具內(nèi)腔之間均用石墨紙隔開。

進(jìn)一步的，步驟4)的真空熱壓燒結(jié)具體工藝過程為：熱模擬機(jī)抽真空后，先以4℃/s的升溫速率將溫度升至550℃，保溫2min，同時(shí)加壓至400Kgf，然后再以2℃/s的升溫速率邊升溫邊加壓至燒結(jié)溫度，并在600Kgf的壓力下保溫保壓5-30min后冷卻至室溫。

進(jìn)一步的，燒結(jié)溫度為750-800℃。