申请/专利权人：哈尔滨工业大学

申请日：2024-03-21

公开（公告）日：2024-06-21

公开（公告）号：CN118222871A

主分类号：C22C1/059

分类号：C22C1/059;C22F1/04;B22F9/04;B22F1/17;B22F1/16;B22F3/26;B22F3/17;B22F3/24;C22C21/00

优先权：

专利状态码：在审-公开

法律状态：2024.06.21#公开

摘要：一种各向同性网状石墨烯‑铝复合材料的制备方法，涉及一种石墨烯‑铝复合材料的制备方法。为了实现石墨烯在铝基复合材料中各向同性分布、并解决碳铝界面反应、石墨烯‑铝结合强度低、石墨烯层不连续的问题。本发明通过机械球磨石墨烯通过骨架结构金属的强化学结合紧贴在铝金属粉末表面，利于高含量石墨烯在预制体中的均匀分散，烧结过程中构建的网状连通的骨架结构为石墨烯的应力和热流的传导提供了三维通路，呈现出宏观的各向同性；石墨烯片层之间由骨架结构金属和浸渗的铝金属桥连，有效的保障了应力在石墨烯片层间的充分传导，缓解材料应力集中，有利于实现材料应变均匀化。中骨架结构金属有效的提高了石墨烯‑铝金属基体间的界面结合。

主权项：1.一种各向同性网状石墨烯-铝复合材料的制备方法，其特征在于：各向同性网状石墨烯-铝复合材料的制备方法按以下步骤进行：一、称料按质量分数称取0.3％～4％的石墨烯，0.2％～10％的骨架结构金属粉末和余量的铝金属粉末作为原料；称取铝金属块体，铝金属块体和铝金属粉末的重量比为3～10：1；铝金属粉末和铝金属块体材质相同；步骤一所述骨架结构金属粉末材质为钛、锡、锌、镍元素一种或几种的组合；二、石墨烯-骨架结构金属-铝网状结构前驱体的制备将步骤一称取的骨架结构金属粉末和铝金属粉末混合并进行高能球磨，将骨架结构金属粉末冷焊在铝金属粉表面，获得骨架结构金属粉末包覆铝金属粉末的复合粉末；将步骤一称取的石墨烯与复合粉末低速球磨混合，获得石墨烯-骨架结构金属-铝复合粉末；将石墨烯-骨架结构金属-铝复合粉末装入钢模具中，放入真空加热炉中加热使石墨烯和骨架结构金属构成的壳层烧结成连通结构，获得网状连通的石墨烯-骨架结构金属-铝的预制体；步骤二所述加热温度为500-600℃，时间为1～4h；三、铝金属浸渗与网状石墨烯-铝复合材料制备将步骤二得到的预制体和步骤一中称取的铝金属块体放入真空浸渗炉，铝金属块体放入真空浸渗炉的炉腔底部的石墨模具内，将预制体置于真空浸渗炉的炉腔上部且石墨模具的上方，将真空浸渗炉密闭，然后加热真空浸渗炉，将预制体预热；将铝金属块体加热至760～850℃并保温0.5～3h得到熔融的铝金属；将预热的预制体浸入熔融的铝金属内部后停止加热，在50～500kN的机械压力作用下熔融的铝金属液体渗入到预制体中，高温下骨架结构金属与石墨烯和铝基体分别形成碳-骨架结构金属相和骨架结构金属-铝相，形成致密的界面结合；冷却到室温后，获得复合材料铸锭；四、三向锻压处理将步骤三中得到的复合材料铸锭装入钢模具中，分别沿X、Y、Z三个方向均匀施加外力进行三向锻造，获得各向同性复合材料；步骤四所述三向锻造的压力为10kN～500kN，温度为450℃～550℃；五、成分均匀化处理将步骤四中得到的向同性复合材料进行成分均匀化处理，即完成；步骤五所述成分均匀化处理的温度为510℃～560℃，时间为1～5h。

全文数据：

权利要求：

百度查询： 哈尔滨工业大学 一种各向同性网状石墨烯-铝复合材料的制备方法

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