[发明专利]一种单层石墨烯增强铝基复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种单层石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：该方法按以下步骤进行：

一、称料

按质量分数称取0.5％～4％多层石墨烯微片和96％～99.5％铝金属粉末，称取工业纯铝块体；所述工业纯铝块体和铝金属粉末的重量比为(3～10)：1；

二、多层石墨烯微片分散与预制块成型

将步骤一称取的多层石墨烯微片和铝金属粉末装入球磨罐中，以100～400rpm的转速球磨4～15h得到的混合粉，将球磨后得到的混合粉末装入冷压模具中进行冷压得到多层石墨烯微片/铝预制体；

所述进行冷压的具体步骤为：在加压速度为0.1～30mm/min下向混合粉末加压至4～8MPa并保压5～20min；

三、铝金属浸渗

将步骤二得到的多层石墨烯微片/铝预制体和步骤一中称取的纯铝块体放入真空气压浸渗炉，纯铝块体放入真空气压浸渗炉的炉腔底部的石墨模具内，多层石墨烯微片/铝预制体置于真空气压浸渗炉的炉腔上部，将真空气压浸渗炉密闭并抽真空至真空度小于10^-4MPa，然后加热真空气压浸渗炉，在真空下将多层石墨烯微片/铝预制体预热到400～660℃；将步骤一称取的工业纯铝块体加热至760～950℃并保温0.5h～2h得到熔融的铝金属；将预热的多层石墨烯微片/铝预制体浸入熔融的铝金属后停止加热，然后向真空气压浸渗炉内通入保护气体，在真空气压浸渗炉的炉内温度自然冷却至室温后即得到高致密的多层石墨烯微片增强铝基复合材料铸锭；

四、大塑性变形处理

将步骤三中得到的多层石墨烯微片增强铝基复合材料铸锭进行大塑性变形处理得到少层石墨烯增强铝基复合材料；所述大塑性变形处理为挤压变形处理或轧制处理；所述挤压变形处理或轧制处理的温度为400℃～600℃，变形比为(10～40)：1；

五、高温熔合处理

将步骤四中得到的大塑性变形后的多层石墨烯增强铝基复合材料加热至660～700℃，并保温0.1～0.5h；

六、重复塑性变形和高温熔合处理

重复步骤四和步骤五5～9次至塑性变形处理后的复合材料铸锭的硬度值差值在5％以内，即得到单层石墨烯增强铝基复合材料。

2.根据权利要求1所述的单层石墨烯增强铝基复合材料的制备方法的方法，其特征在于：步骤一所述多层石墨烯微片的平均片径为100nm～10μm，平均厚度为6～50nm。

3.根据权利要求1所述的单层石墨烯增强铝基复合材料的制备方法的方法，其特征在于：步骤一所述铝金属粉末的平均粒径为1～30μm。

4.根据权利要求1所述的单层石墨烯增强铝基复合材料的制备方法的方法，其特征在于：步骤一所述铝金属粉末的材质为铝合金；所述铝合金为Al-Si合金、Al-Si-Cu合金、Al-Cu-Mg合金、Al-Zn-Cu合金、Al-Zn-Mg-Cu合金、Al-Si-Cu-Mg合金中的一种或其中几种的组合。

5.根据权利要求4所述的单层石墨烯增强铝基复合材料的制备方法的方法，其特征在于：步骤一所述Al-Si合金中Si的质量分数为2％～25％；Al-Si-Cu合金中Si的质量分数为0.5％～25％，Cu的质量分数为0.5％～53％；Al-Cu-Mg合金中Cu的质量分数为0.5％～53％，Mg的质量分数为0.5％～38％；Al-Zn-Cu合金中Zn的质量分数为0.5％～55％，Cu的质量分数为0.5％～53％；Al-Zn-Mg-Cu合金中Zn的质量分数为0.5％～55％，Mg的质量分数为0.5％～38％，Cu的质量分数为0.5％～53％；Al-Si-Cu-Mg合金中Si的质量分数为0.5％～25％，Cu的质量分数为0.5％～53％，Mg的质量分数为0.5％～38％。

6.根据权利要求1所述的单层石墨烯增强铝基复合材料的制备方法的方法，其特征在于：步骤二所述球磨罐中的球料比为(5～20)：1。

7.根据权利要求1所述的单层石墨烯增强铝基复合材料的制备方法的方法，其特征在于：步骤三所述保护气体为氮气、氩气或氦气；所述保护气体的压力为0.1MPa～10MPa。