[發明專利]一種高強高導耐磨鋁基復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010535793.2
• 申請日: 2020-06-12
• 公開（公告）號: CN111575551B
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 段海濤;李銀華;凃杰松;李健;李辛庚;王曉明;賈丹;詹勝鵬;劉煉;駱小雙
• 申請（專利權）人: 武漢材料保護研究所有限公司
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22C1/02;C22C1/10;C22C1/06
• 代理公司: 武漢科皓知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 楊宏偉

本發明公開了一種高強高導耐磨鋁基復合材料及其制備方法，首先將所有的原材料在烘干箱中烘干，去除水分；然后將石墨烯和鋁釬劑在混料機中充分混合；之后將鋁塊和硅塊在700?800℃溫度下進行熔化；之后在熔融物料中加入銀塊和鎂塊，并攪拌分散一段時間；之后進行精煉和除渣；之后通入惰性氣體進行保護；降溫至650?680℃，加入石墨烯和鋁釬劑的混合物，并攪拌5?10分鐘；再次進行扒渣，之后得到精煉溶液；對所煉的精煉溶液進行澆鑄成型，空冷至室溫，即得高強高導耐磨鋁基復合材料。本發明利用鋁釬劑和鋁合金用鋁液的交互作用，對石墨烯進行改性，有效改善了石墨烯和鋁液潤濕性差的問題，本發明成分簡單，成本低，產率高，產品各項性能優異。

技術領域

本發明屬于冶金行業鋁合金冶煉技術領域，涉及一種提高鑄造鋁合金強度、導電性和耐磨性的制備方法，具體涉及一種高強高導耐磨鋁基復合材料及其制備方法，重點解決鋁合金強度、耐磨性和導電性互相制約的問題。

背景技術

材料性能控制技術的發展是一個不斷滿足鋁合金強度、韌性、導電性、耐磨性以及更高要求的過程。高強度、高導電性以及高耐磨性是通過合金化的方式實現的。但是，一般合金化會帶來一些問題，如生產成本高、強度與導電性兩者不能兼容等問題，從而使高強高導耐磨鋁合金的開發受到了限制。而高性能鑄造鋁合金已成為材料領域中不可或缺的合金體系。在電工領域的導電材料、導電電極、導電母材等、在線路上的線纜、導線以及金具上、在電動汽車上的轉子或逆變器等部件等均對高強高導耐磨鋁合金有迫切需求。

針對如何制備高強高導耐磨鋁合金材料，在鋁基材料中加入碳基材料成為一種有效途徑，碳基材料中最理想的是石墨烯，但是石墨烯與鋁合金熔融液結合不好，很難均勻分散，如何將石墨烯均勻分散到鋁基體中，有效提升鋁基材料的強度、導電性和耐磨性是亟待解決的技術問題。

經檢索：中國專利公開號為CN111101172A公開了一種石墨烯鋁復合材料及其制備方法，其實現的方法為通過冰模板法形成石墨烯氣凝膠，并將石墨烯氣凝膠作為陰極置于熔融電解鹽中，陽極為金屬鋁，電解電流為250mA-350mA，制備石墨烯鋁復合材料。此發明中石墨烯氣凝膠的制備較為繁瑣，不易制備，操作上存在困難。

公開號為CN 109402442A的專利文獻中提供了一種石墨烯增強鋁基復合材料的壓鑄制備方法，其實現的方法為采用半固態壓鑄的方法，經熔煉、保溫、電磁攪拌、壓實、壓鑄成石墨烯增強鋁基復合材料。其制備的復合材料硬度達85HB，抗拉強度達245MPa，延伸率達8％。此發明實現過程中的制備半固態鋁合金鑄錠，工藝參數沒有涉及，難以控制；石墨烯增強鋁基復合材料制備過程中石墨烯從加入到澆鑄大概在高溫下1h左右，長時間的高溫容易生成Al₄C₃有害相。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高強度、高耐磨，導電性性能優異的高強高導耐磨鋁基復合材料及制備方法，重點解決鋁合金強度、耐磨性和導電性互相制約的問題。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術手段如下：

一種高強高導耐磨鋁基復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1、材料制備，將石墨烯、鋁釬劑、鋁塊、硅塊、銀塊和鎂塊所有的原材料在烘干箱中烘干，去除水分；

步驟2、將石墨烯和鋁釬劑在混料機中充分混合；

步驟3、將鋁塊和硅塊在700-800℃溫度下進行熔化，得到熔融物料；

步驟4、之后在熔融物料中加入銀塊和鎂塊，并攪拌分散一段時間；

步驟5、對步驟4中獲得的熔融物，進行精煉和除渣；

步驟6、之后通入惰性氣體進行保護；

步驟7、降溫至650-680℃，加入石墨烯和鋁釬劑的混合物，并攪拌5-10分鐘；