一种铝基复合材料及其制备方法

本发明涉及材料，尤其涉及一种铝基复合材料及其制备方法。

背景技术：

1、随着核工业、新能源汽车领域、航空航天等的不断发展，对金属材料的高性能、轻量化也提出了更高的要求。轻量化的铝合金因其良好的机械性能、优良的耐热、导电性能和耐腐蚀以及轻便性能，被用于汽车、航空航天、电子移动设备等领域，而添加增强材料制成的铝基复合材料比基体具有更优的综合性能。其中一种增强材料为石墨烯，是2004年由geim团队通过分离石墨而获得的，是一种二维晶体材料，由单层碳原子紧密排列而形成，是现今为止发现的最薄最坚固的材料，石墨烯的添加可改善铝基体的性能。但由于石墨烯价格昂贵，易于团聚，且与基体润湿性差，因此，有必要提供一种降低增强相成本且改善石墨烯润湿性的制备铝基复合材料的方法。

技术实现思路

1、本发明的目的在于解决上述现有技术存在的缺陷，提供一种成本低、且增强相优良的铝基复合材料及其制备方法。

2、一种铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：

3、步骤1：将纳米ti颗粒、石墨烯纳米片以及铝基体粉末分散于丙酮溶液中，得到混合浆料；

4、步骤2：将得到的混合浆料真空干燥，得到固体复合粉末；

5、步骤3：将所述固体复合粉末进行球磨，得到球磨后的铝基复合颗粒；

6、步骤4：在真空或者高纯氩气下，将球磨后的铝基复合颗粒进行压力烧结，最终制备铝基复合材料。

7、进一步地，如上所述的铝基复合材料的制备方法，所述步骤1 包括：

8、分别将所述纳米ti颗粒、石墨烯纳米片和铝合金粉末超声并伴随机械搅拌分散于丙酮中；然后将三者的混合物再次进行超声并伴随机械搅拌10min，最终得到所述混合浆料。

9、进一步地，如上所述的铝基复合材料的制备方法，所述步骤2包括：

10、将所述混合浆料在65下真空干燥24h，最终得到所述固体复合粉末。

11、进一步地，如上所述的铝基复合材料的制备方法，所述步骤3包括：

12、将所述固体复合粉末置于不锈钢真空球磨灌中，选取直径为10的玛瑙球进行装料，后抽真空，球磨时间为3h，转速为200r/min，球磨30min暂停冷却10min，球磨得到所述铝基复合颗粒。

13、进一步地，如上所述的铝基复合材料的制备方法，所述玛瑙球与固体复合粉末的质量比为10:1。

14、进一步地，如上所述的铝基复合材料的制备方法，所述步骤4包括：

15、将球磨后得到的复合颗粒置于热压烧结炉中进行压力烧结；

16、所述压力烧结在真空或者高纯氩气保护下进行。

17、进一步地，如上所述的铝基复合材料的制备方法，所述步骤4中，压力烧结的条件为：

18、烧结温度：540℃，升温速率:5℃/min,保温时间：120min，轴向压力30mpa。

19、进一步地，如上所述的铝基复合材料的制备方法，所述纳米ti颗粒、石墨烯纳米片以及铝基体粉末按照质量百分比计，包括：

20、石墨烯纳米片：0.1-0.9wt%；

21、ti颗粒：0.3-5wt%；

22、余量：铝基体粉末。

23、利用如上任一所述方法制备得到的铝基复合材料。

24、本发明提供的方法，通过将ti协同石墨烯作为增强相，降低了增强相成本；同时，金属ti颗粒有效改善了石墨烯和金属基体的润湿性。本发明通过将超声及球磨后的铝基复合颗粒进行压力烧结，打散增强相颗粒的团聚；增强纳米ti颗粒，有效改善了石墨烯纳米片和金属基体的润湿性，使它们结合良好，改善了颗粒的团聚倾向，细化了晶粒，减少了复合材料的夹渣和孔隙，有效改善了铝基复合材料的综合性能。

25、本发明通过对固体复合粉末进行球磨，并将球磨后的铝基复合颗粒进行压力烧结，能够制造形状、结构复杂的零件，减少材料的浪费，烧结温度较低，生产工艺相对简化，不需要复杂的加工步骤和昂贵的机械设备，进一步降低了生产成本，适用于大规模生产。

技术特征：

1.一种铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤1 包括：

3.根据权利要求1所述的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤2包括：

4.根据权利要求1所述的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤3包括：

5.根据权利要求4所述的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述玛瑙球与固体复合粉末的质量比为10:1。

6.根据权利要求1所述的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4包括：

7.根据权利要求6所述的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤4中，压力烧结的条件为：

8.根据权利要求1所述的铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述纳米ti颗粒、石墨烯纳米片以及铝基体粉末按照质量百分比计，包括：

9.利用权利要求1-8任一所述方法制备得到的铝基复合材料。

技术总结
本发明涉及材料技术领域。提供一种铝基复合材料及其制备方法，该方法包括：将纳米Ti颗粒、石墨烯纳米片以及铝基体粉末分散于丙酮溶液中，得到混合浆料；将得到的混合浆料真空干燥，得到固体复合粉末；将所述固体复合粉末进行球磨，得到球磨后的铝基复合颗粒；在真空或者高纯氩气下，将球磨后的铝基复合颗粒进行压力烧结，最终制备铝基复合材料。本发明将纳米Ti颗粒协同石墨烯作为增强相，在降低增强相成本的同时，金属Ti颗粒还有效改善了石墨烯和金属基体的润湿性，超声结合球磨工艺打散颗粒间的团聚，细化了晶粒，减少了复合材料的夹渣和孔隙，有效改善了铝基复合材料的综合性能。

技术研发人员：张雪,井菲,宋玉敏,杨丽媛,魏留闯,周卫霞,张帅,杨文
受保护的技术使用者：昆明学院
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5