[發(fā)明專利]一種制備低熱膨脹率鋁合金復(fù)合材料的方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 202010520221.7
• 申請日: 2020-06-09
• 公開（公告）號: CN111676395B
• 公開（公告）日: 2021-11-05
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 孫軍鵬
• 申請（專利權(quán)）人: 西安融烯科技新材料有限公司
• 主分類號: C22C21/00
• 分類號: C22C21/00;C22C21/02;C22C21/08;C22C1/05;C22C1/10;C22C32/00;C01B32/15
• 代理公司: 西安新動(dòng)力知識產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 61245
• 代理人: 劉強(qiáng)

一種低熱膨脹率鋁合金復(fù)合材料的制備方法，所述制備方法包括以下步驟：S1:將石墨蠕蟲或納米碳粉體與有機(jī)溶劑裝入密閉水冷壓力反應(yīng)釜中進(jìn)行混合、分散，制得納米碳漿料；S2：在密閉熱水壓力反應(yīng)釜中，將步驟S1得到的納米碳漿料中加入有機(jī)硅樹脂，攪拌混合均勻，制得納米碳復(fù)合漿料；S3：將納米碳復(fù)合漿料在真空狀態(tài)下干燥、燒結(jié)，制得納米碳復(fù)合粉；S4：以鋁粉、碳化硅粉、硅粉、鎂粉、納米碳復(fù)合粉為原料粉體，分散于無水乙醇溶液中，混合并球磨成為片狀，制得鋁箔漿料；S5：將鋁箔漿料過濾，回收溶劑，真空干燥，制得低熱膨脹率鋁合金復(fù)合材料。本發(fā)明提出的一種低熱膨脹率的鋁合金復(fù)合材料的制備方法，工藝簡單，生產(chǎn)效率高，適合工業(yè)化生產(chǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于鋁合金復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，更具體地，本發(fā)明涉及一種制備低熱膨脹率鋁合金復(fù)合材料的方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

鋁合金是工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的一類有色金屬結(jié)構(gòu)材料，鑄造鋁合金具有良好的鑄造性能，可以制成形狀復(fù)雜的零件，不需要龐大的附加設(shè)備，具有節(jié)約金屬、降低成本等優(yōu)點(diǎn)，在航空、航天、汽車、機(jī)械制造、船舶等工業(yè)中已大量應(yīng)用。

納米碳具有超強(qiáng)的模量、強(qiáng)度、導(dǎo)電性、導(dǎo)熱和低熱膨脹性，是一種理想的鋁合金的增強(qiáng)相，添加1％左右納米碳可以顯著提升鋁合金的機(jī)械性能，提高納米碳在鋁合金中的含量是實(shí)現(xiàn)性能增強(qiáng)的可選途徑。

金屬粉體可以通過各種方法制備復(fù)雜形狀和各種尺寸的零部件，包括鑄造、粉末冶金和擠壓成形等，所以可以采用納米碳鋁合金粉體原料作為鋁合金零部件的生產(chǎn)方式。

中國專利文獻(xiàn)上公開了“一種石墨烯復(fù)合鋁合金的制備方法”，其公告號為CN108359831A，該發(fā)明通過將石墨烯與鋁合金粉末在球磨中進(jìn)行研磨，改善了石墨烯的潤濕性，石墨烯較快地在金屬溶液中達(dá)到均勻分布，所得到的石墨烯鋁合金型材的熱導(dǎo)率得到較大改善，提高了石墨烯復(fù)合鋁合金材料的強(qiáng)度、韌性等。但是，該發(fā)明研磨過程中納米碳易氧化，生成的氧化物使鋁合金材料的微觀組織不致密，對鋁合金材料性能造成不利影響。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了克服鋁合金復(fù)合材料制備中納米碳易氧化的問題，提供了一種工藝簡單、可較快速制備低熱膨脹率鋁合金復(fù)合材料的方法。

本發(fā)明提供的具體解決方案包括如下步驟：

S1:將石墨蠕蟲或納米碳粉體與有機(jī)溶劑裝入密閉水冷壓力反應(yīng)釜中進(jìn)行混合、分散，制得納米碳漿料；

S2：在密閉熱水壓力反應(yīng)釜中，將步驟S1得到的納米碳漿料中加入有機(jī)硅樹脂，攪拌混合均勻，制得納米碳復(fù)合漿料；

S3：將納米碳復(fù)合漿料在真空狀態(tài)下干燥、燒結(jié)，制得納米碳復(fù)合粉；

S4：以鋁粉、碳化硅粉、硅粉、鎂粉、納米碳復(fù)合粉為原料粉體，分散于無水乙醇溶液中，混合并球磨成為片狀，制得鋁箔漿料；

S5：將鋁箔漿料過濾，回收溶劑，真空干燥，制得低熱膨脹率高導(dǎo)熱鋁合金復(fù)合材料。

進(jìn)一步地，所述步驟S1中的石墨蠕蟲的比表面積大于40m²/g；所述石墨蠕蟲由可膨脹石墨加熱至400～1100℃膨脹后得到；所述可膨脹石墨的膨脹倍數(shù)大于200；所述混合、分散的剪切速度≥9000轉(zhuǎn)/秒。

進(jìn)一步地，所述步驟S1中石墨蠕蟲或納米碳粉體與有機(jī)溶劑的質(zhì)量比為(1～25)：100；所述有機(jī)溶劑由甲基異丁酮、二甲基甲醇、三乙醇胺按照質(zhì)量比(2～40)：(5～60)：(4～30)配制而成。

進(jìn)一步地，所述步驟S1中的納米碳漿料的平均粒徑小于40μm。

進(jìn)一步地，所述步驟S2中納米碳漿料與有機(jī)硅樹脂的質(zhì)量比為100：(1～30)；所述有機(jī)硅樹脂由正硅酸乙酯、無水乙醇、二丁基二月桂酸按照質(zhì)量比(1～40)：(2～40)：(3～30)配制而成；