[發(fā)明專利]一種石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的粉末冶金制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011521496.9
• 申請(qǐng)日: 2020-12-21
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112725660A
• 公開(kāi)（公告）日: 2021-04-30
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭強(qiáng);韓一帆;楊淦婷;鄭王樹(shù)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 上海交通大學(xué)
• 主分類號(hào): C22C21/00
• 分類號(hào): C22C21/00;C22C1/05;C22C1/10;B22F9/04;B22F1/00;B22F3/00;B22F3/24;C22F1/04
• 代理公司: 上海段和段律師事務(wù)所 31334
• 代理人: 李佳俊;郭國(guó)中

1.一種石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的粉末冶金制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

A1、將石墨烯和鋁基材的粉末進(jìn)行低能量球磨，獲得均勻混合的復(fù)合粉末；

A2、對(duì)復(fù)合粉末進(jìn)行去應(yīng)力退火處理；

A3、對(duì)退火處理后的復(fù)合粉末進(jìn)行高能量球磨，使復(fù)合粉末焊合，得到石墨烯/鋁復(fù)合粉末顆粒；

A4、對(duì)石墨烯/鋁復(fù)合粉末顆粒進(jìn)行致密化加工，然后進(jìn)行熱處理，即得到石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料；

所述的低能量球磨是指：球磨轉(zhuǎn)速為50～200轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間大于等于6小時(shí)；

所述的高能量球磨是指：球磨轉(zhuǎn)速為200～300轉(zhuǎn)/分鐘，球磨時(shí)間不大于30分鐘。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的粉末冶金制備方法，其特征在于，步驟A1中，所述鋁基材為鋁或鋁合金，所述鋁或鋁合金的球形粉末的平均粒徑D50介于10～100μm之間。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的粉末冶金制備方法，其特征在于，步驟A1中，所述石墨烯包括具有單層碳結(jié)構(gòu)的石墨烯、多層碳結(jié)構(gòu)的氧化石墨及其衍生物中的一種或多種，其片徑小于500nm，厚度小于30nm；

所述石墨烯在石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料中的質(zhì)量百分含量為0.1～5％。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的粉末冶金制備方法，其特征在于，步驟A1中，所述低能量球磨為濕法球磨或干法球磨；所述高能量球磨為干法球磨。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的粉末冶金制備方法，其特征在于，所述低能量球磨為濕法球磨時(shí)，采用的溶劑選自水、乙醇或煤油中的一種；所述低能量球磨為干法球磨時(shí)，具體采用行星式球磨或攪拌式球磨；

所述高能量球磨采用的干法球磨具體為行星式球磨。

6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的粉末冶金制備方法，其特征在于，采用所述干法球磨時(shí)，其過(guò)程中需加入過(guò)程控制劑，所述過(guò)程控制劑選自甲醇、乙醇、鈦酸酯、油酸、咪唑啉或硬脂酸中的一種或多種。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的粉末冶金制備方法，其特征在于，步驟A4中，所述致密化加工具體采用冷壓、冷等靜壓、燒結(jié)、熱壓、熱變形加工中的任一種或多種加工方法。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的粉末冶金制備方法，其特征在于，所述致密化加工為冷壓或冷等靜壓；所述燒結(jié)為氣氛燒結(jié)、真空熱壓燒結(jié)、放電離子束燒結(jié)或熱等靜壓燒結(jié)中的任一種，燒結(jié)溫度高于球磨控制劑分解溫度但低于石墨烯同鋁的界面反應(yīng)溫度。

9.根據(jù)權(quán)利要求6任所述的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的粉末冶金制備方法，其特征在于，所述熱變形加工包括熱鍛、熱軋或熱擠壓中的一至多種。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的粉末冶金制備方法，其特征在于，所述復(fù)合粉末退火處理為真空去應(yīng)力退火，退火溫度為該基體材料的去應(yīng)力退火溫度；

所述熱處理采用鋁合金峰值時(shí)效處理，固溶溫度低于石墨烯同鋁的界面反應(yīng)溫度，固溶時(shí)間由析出相回融時(shí)間具體確定；時(shí)效溫度在100-200℃之間，時(shí)效時(shí)間由具體溫度和合金基體確定。