[發明專利]一種利用石墨烯增強鋁基復合材料廢料制備團簇型鋁基復合材料的方法

有效

• 申請號: 202010867749.1
• 申請日: 2020-08-25
• 公開（公告）號: CN111945029B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 梅勇;邵溥真;張強;楊文澍;武高輝;姜龍濤;陳國欽;康鵬超;修子揚;喬菁;周暢;芶華松
• 申請（專利權）人: 哈爾濱工業大學
• 主分類號: C22C1/10
• 分類號: C22C1/10;C22C21/00
• 代理公司: 哈爾濱華夏松花江知識產權代理有限公司 23213
• 代理人: 侯靜

1.一種利用石墨烯增強鋁基復合材料廢料制備團簇型鋁基復合材料的方法，其特征在于：該方法按以下步驟進行：

一、石墨烯增強鋁基復合材料廢料的預處理

將石墨烯增強鋁基復合材料廢料破碎，然后依次進行退火、清洗和烘干，得到預處理廢料顆粒；

所述退火工藝為：在345~355℃保溫3.5~4.5小時，然后隨爐冷卻；

二、復合材料粉末制備

將預處理廢料顆粒進行球磨處理，得到平均粒徑為10~20μm復合材料粉末；對復合材料粉末進行球化處理，得到平均粒徑為3~6μm的球化復合材料粉末；

球化處理工藝為：在等離子球化設備中進行，設備內真空條件，射頻電源輸出功率60KW，射頻頻率為2-3MHz，處理時間2~4h；

三、復合材料的制備

將球化復合材料粉末裝填至模具內進行壓制得到預制體；在保護氣氛下將預制體預熱至630~650℃并保溫2~3h；取與石墨烯增強鋁基復合材料廢料中鋁基體材質不同的鋁合金并在保護氣氛下加熱至熔點以上150~250℃，得到鋁合金液體；將鋁合金液體加入至模具內，進行壓力浸滲，然后冷卻至室溫，得到團簇型石墨烯增強鋁基復合材料鑄錠；

四、熱擠壓

將步驟三得到的團簇型石墨烯增強鋁基復合材料鑄錠置于熱擠壓機中進行熱擠壓；

五、熱處理

將步驟四中得到的團簇型石墨烯增強鋁基復合材料加熱至400℃~450℃并保溫1h，即完成。

2.根據權利要求1所述的利用石墨烯增強鋁基復合材料廢料制備團簇型鋁基復合材料的方法，其特征在于：

步驟一所述清洗工藝為：依次使用堿類助洗劑、表面活性劑和易揮發試劑對石墨烯增強鋁基復合材料廢料進行超聲清洗；

所述堿類助洗劑為五水偏硅酸鈉、氫氧化鈉或純堿；

所述表面活性劑為醇醚磷酸酯或月桂酰胺丙基氧化胺；

所述易揮發試劑為酒精；

所述進行超聲清洗時的超聲波功率為100~500W，時間為10~30min。

3.根據權利要求1所述的利用石墨烯增強鋁基復合材料廢料制備團簇型鋁基復合材料的方法，其特征在于：

步驟一所述烘干工藝為：在真空或氮氣氣氛下加熱至70~120℃并保溫6~10h。

4.根據權利要求1所述的利用石墨烯增強鋁基復合材料廢料制備團簇型鋁基復合材料的方法，其特征在于：

步驟一所述預處理廢料顆粒的粒徑為100μm~300μm，石墨烯增強鋁基復合材料廢料中石墨烯的質量分數為0.3~5%。

5.根據權利要求1所述的利用石墨烯增強鋁基復合材料廢料制備團簇型鋁基復合材料的方法，其特征在于：

步驟二所述球磨工藝為：球磨罐內為氮氣氣氛，采用直徑為5mm~10mm的氧化鋯球，球料比為(20~25):1，轉速為400~600rpm，球磨時間為8~15h。

6.根據權利要求1所述的利用石墨烯增強鋁基復合材料廢料制備團簇型鋁基復合材料的方法，其特征在于：

步驟三所述預制體的壓制工藝為：在壓力為50~100MPa下保壓10~15min。

7.根據權利要求1所述的利用石墨烯增強鋁基復合材料廢料制備團簇型鋁基復合材料的方法，其特征在于：

步驟三所述壓力浸滲時的壓力為150MPa~250MPa，時間為5~7min；所述保護氣氛為氮氣或氬氣。