[发明专利]Ni‑石墨烯杂聚体增强6061合金基复合材料的制备方法

说明书

技术领域：

本发明涉及一种提高6061合金基复合材料力学性能的制备方法，属于粉末冶金技术领域。

背景技术：

6061合金具有较高的力学性能，比强度，一直广泛应用于建筑、飞机、汽车等生活中的各个领域。随着现代科技对结构材料的要求不断提高，单纯的6061合金材料很难在满足现代工业对于轻质高强的应用要求，石墨烯增强6061合金基复合材料是一种实现这些要求的理想材料。

石墨烯作为近些年来逐渐受到关注的增强相，具有较高的力学性能，单层碳原子的石墨烯是目前为止发现的最为坚硬材料。目前对于石墨烯增强6061合金基复合材料的研究主要是将石墨烯与6061粉末混合高能球磨，成型成块体材料，这种高能球磨的过程对于石墨烯的破坏比较严重，严重降低了石墨烯的增强效果，而且由于石墨烯与铝基体的不润湿特性，导致最终的复合材料的界面结合强度较弱，界面载荷传递效率较低，这是石墨烯增强6061合金基复合材料遇到的瓶颈所在，如何在保持石墨烯结构完整的基础上实现良好的分散和强健干净的界面结合是目前研究的焦点。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种Ni-石墨烯杂聚体增强6061合金基复合材料的制备方法，利用石墨烯上负载镍金属颗粒从而改善石墨烯增强6061合金基复合材料中界面结合不牢固的问题，实现6061合金基体力学性能的提高。为实现上述目的，本发明是通过以下技术方案加以实现的，

一种Ni-石墨烯杂聚体增强6061合金基复合材料的制备方法，包括下列的步骤：

(1)Ni-石墨烯杂聚体的制备：将六水合硝酸镍、葡萄糖、氯化钠按照0.5～2：1～5：40～60的质量配比混合均匀于去离子水中，对混合均匀的溶液采用冷冻干燥技术，获得前驱体粉末，利用化学气相沉积，煅烧还原，最后用去离子水洗去氯化钠模板获得Ni-石墨烯杂聚体。

(2)Ni-石墨烯/6061合金基复合粉末的制备：将获得的Ni-石墨烯杂聚体与6061合金粉按照质量比1:50～300的比例放入球磨罐中，抽真空后充满氩气作为保护性气氛；经过间歇性球磨过程，制得Ni-石墨烯/6061合金基复合粉末。

(3)将所得的复合粉末置于560-600℃，40-50MPa的真空热压条件下热压，得到Ni-石墨烯/6061的块体复合材料。

步骤(2)中可以：经过每球磨十分钟间歇三十分钟的球磨过程，制得Ni-石墨烯/6061合金基复合粉末。

本发明利用盐模板法和粉末冶金法制备了Ni-石墨烯杂聚体/6061复合材料，利用石墨烯上负载的镍金属纳米颗粒与铝基体反应生成金属间化合物以改善了在复合过程中铝与碳之间不润湿的现状，提高了界面结合性，并且实现了对6061基体的强化，对于高强轻质6061合金材质在结构材料中的应用有着较好的前景。

附图说明：

图1为本发明实施例2所制得的Ni-石墨烯杂聚体扫描照片。

图2为本发明实施例2间歇球磨完所得到的Ni-石墨烯杂聚体/6061复合粉末扫描照片。

图3为本发明实施例2所制得的Ni-石墨烯/6061复合材料的金相组织照片。

图4为本发明实施例2所制得的Ni-石墨烯/6061复合材料的铝碳界面透射照片。

图5为本发明实施例1，2，3所制得的Ni-石墨烯杂聚体/6061复合材料拉伸试样设计图。

图6为本发明实施例2所制得的Ni-石墨烯/6061复合材料的拉伸曲线图。

具体实施方式：

本发明首先采用盐模板法制备高质量石墨烯上均匀负载Ni纳米颗粒的杂聚体，再将其与45μm粒径的6061合金粉混合，采用每球磨十分钟间歇三十分钟的球磨工艺，以保护石墨烯的结构，最后采用600℃，45MPa的真空热压条件进行热压成型。利用石墨烯上负载的Ni纳米颗粒，通过形成A_l3Ni金属间化合物改善在成型过程中铝与碳不润湿的现状，从而改善界面结合，提高6061合金的力学性能。

下面结合具体实施例进一步说明本发明，并不限制本发明。

实施例1

(1)将1.2g六水合硝酸镍、2.05g葡萄糖、40g氯化钠置于去离子水中磁力搅拌6小时，将所得的混合溶液置于冰箱中48h，将冻实的溶液置于冷冻干燥机中冷冻干燥24h，得到前驱体复合粉末；将所得的前驱体复合粉末置于750℃，氩氢气氛中还原煅烧2小时，最后水洗:除去氯化钠得到Ni-石墨烯杂聚体，如图1所示。