[發(fā)明專利]一種雙模結(jié)構(gòu)石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010865461.0
• 申請(qǐng)日: 2020-08-25
• 公開（公告）號(hào): CN111996407B
• 公開（公告）日: 2021-10-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 邵溥真;梅勇;張強(qiáng);楊文澍;武高輝;姜龍濤;陳國(guó)欽;康鵬超;修子揚(yáng);喬菁;周暢;芶華松
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C1/05
• 分類號(hào): C22C1/05;C22C1/10;B22F9/04;B22F3/02;B22F3/26;B22D23/04;C22C21/08;C22C21/16;C22F1/047;C22F1/057;B21B37/56;B21B37/74;C01B32/184;C01B32/194
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

1.一種雙模結(jié)構(gòu)石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：雙模結(jié)構(gòu)石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法按以下步驟進(jìn)行：

一、稱料

按質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱取1.2~1.8%的氧化石墨烯和98.2~98.8%鋁金屬粉末作為原料；

二、三維石墨烯的制備與分散

將步驟一稱取的氧化石墨烯加入到蒸餾水進(jìn)行超聲分散，得到氧化石墨烯分散液；在磁力攪拌條件下向氧化石墨烯分散液中加入抗壞血酸溶液，得到石墨烯膠體，將石墨烯膠體進(jìn)行真空凍干，得到三維石墨烯骨架；將三維石墨烯骨架和步驟一稱取的鋁金屬粉末混合后進(jìn)行球磨，得到混合粉末；

三、雙模結(jié)構(gòu)石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鑄錠的制備

將步驟二所得的混合粉末裝入模具中進(jìn)行冷壓處理，得到復(fù)合材料預(yù)制體，然后采用壓力浸滲工藝進(jìn)行制備雙模結(jié)構(gòu)石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鑄錠；

四、將步驟三中得到的雙模結(jié)構(gòu)石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鑄錠進(jìn)行熱變形處理；

五、將步驟四中得到的鑄錠進(jìn)行熱處理，即完成，所得復(fù)合材料中存在含有三維石墨烯的區(qū)域和不含三維石墨烯的區(qū)域，在提升材料強(qiáng)度的同時(shí)，也能保證材料的韌性。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模結(jié)構(gòu)石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：步驟一所述氧化石墨烯的平均片徑為2μm~5μm，平均厚度為5~10nm；步驟一所述鋁金屬粉末的平均粒徑為10~30μm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模結(jié)構(gòu)石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：步驟一所述鋁金屬粉末的材質(zhì)為Al-Mg-Si合金、Al-Cu-Mg合金、Al-Cu-Mn-Mg合金、Al-Mn-Si-Cu合金、Al-Si-Mg-Be合金中的一種；所述Al- Mg-Si合金中Mg為0.45～4.8%，Si為4.5～6.5%，Cu為0.6～0.8%；Al-Cu-Mg合金中Cu為1.5~4.5%，Mg為0.3~3.8%；Al-Cu-Mn-Mg合金中Cu為3.8~4.9%，Mn為0.3~9%，Mg為1.5~1.8%；Al-Mn-Si-Cu合金中Mn為4.2~5.6%，Cu為0.6~0.8%，F(xiàn)e為0.1~1.0%,Si為7.0~12%,Ti為0.1~1.0%；Al-Si-Mg-Be合金中Si為4.5~8.0%，Mg為0.4~1.5%，Ti為0.15~0.25%，Be為0.15~0.25%。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模結(jié)構(gòu)石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：步驟二所述抗壞血酸溶液和氧化石墨烯分散液的體積比范圍為1:（5~10）；步驟二所述氧化石墨烯分散液的濃度為1~2g/L；所述抗壞血酸溶液的濃度為10~20g/L。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模結(jié)構(gòu)石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：步驟二所述真空凍干工藝為：在真空度小于5×10^-4Pa條件下進(jìn)行，凍干溫度為-50℃～-10℃，凍干時(shí)間為48h；

步驟二所述超聲分散時(shí)間為120min；所述磁力攪拌轉(zhuǎn)速為120~150rpm，時(shí)間為2~2.5h。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模結(jié)構(gòu)石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：步驟二所述球磨工藝為：球磨在行星式球磨機(jī)中進(jìn)行，球料比為(5~10):1，采用變速球磨的方式：首先以50~100rpm的轉(zhuǎn)速球磨1~2.5h；再以200~300rpm的轉(zhuǎn)速球磨3~5h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的雙模結(jié)構(gòu)石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于：步驟三所述冷壓處理的工藝為：以0.1~0.3mm/min的加壓速度加壓至10~50MPa并保壓15~20min。