[发明专利]一种石墨烯增强镁基复合材料的压铸制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯增强镁基复合材料的压铸制备方法，是针对石墨烯在镁合金基体中分散不均匀、与基体结合难的情况，采用半固态压铸的方法，经熔炼、保温、电磁搅拌、压实、压铸制成石墨烯增强镁基复合材料，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，工序严密，浆料纯净，金相组织致密性好，无缩孔、缩松现象，制备的石墨烯增强镁基复合材料硬度达82.5HB，抗拉强度达235Mpa，延伸率达7.3％，是先进的石墨烯增强镁基复合材料的制备方法。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯增强镁基复合材料的压铸制备方法，属于有色金属复合材料制备及应用的技术领域。

背景技术

石墨烯具有优异的力学性能、热学性能和电学性能，是制备金属基纳米复合材料最为理想的增强体之一，利用石墨烯加入镁合金制备石墨烯增强镁基复合材料，可提高其综合性能，从而拓展镁合金的应用范围；既可扩展石墨烯的应用范围，又可为镁基复合材料工业化生产创造有利条件；但是石墨烯润湿性差，与镁合金界面结合力弱，在镁基体中难以均匀分布，是石墨烯增强镁基复合材料制备技术中的难题。

如何将石墨烯均匀分散到镁合金金属基体中，同时使石墨烯和基体金属间形成良好的结合界面，且不破坏石墨烯的微观结构，是技术难题。当前，用石墨烯做增强相制备镁基复合材料还处于研究阶段，其工艺技术还有待进一步提高。

目前，石墨烯增强镁基复合材料主要是采用粉末冶金的制备方法，这种制备方法成型工艺复杂，设备成本高，只能成型较简单的零件，且产品的生产周期长；当前，半固态压铸是制备石墨烯增强镁基复合材料的新方法，该技术集半固态成形与压铸成形技术于一体，是一种近净成形工艺，可实现少切削加工，减少零件的结构，提高零件性能；半固态压铸成型温度低，可减少石墨烯的烧损，使石墨烯与镁合金基体在压力作用下紧密结合，有利于形成均匀的石墨烯增强镁基复合材料；压铸工艺可减少缩孔缩松现象，使金相组织致密，具有良好的表面质量和力学性能，此技术还在科学研究中。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的状况，以镁合金为基体，石墨稀为增强增韧剂，经混料，制备半固态浆液、加热熔炼、压铸，制成石墨烯增强镁基复合材料。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：石墨烯、镁合金、无水乙醇、氩气、氧化锌，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米³为计量单位

制备方法如下：

(1)制备半固态镁合金颗粒

将镁合金熔化成固液混合态，利用电磁搅拌装置，使浆液产生运动，凝固后，制成半固态镁合金铸锭；半固态镁合金铸锭经过切削，制成长度≤1mm的长条状颗粒；

(2)混料

称取石墨烯颗粒15g±0.001g、镁合金颗粒5000g±0.001g，置于V型混料机中旋转混合，混料转数为20r/min，混合时间为30min，制成石墨烯镁合金混合颗粒；

(3)制备镁合金半固态浆料

镁合金半固态浆料的制备在电磁搅拌熔炼炉内进行，是在加热、熔炼、保温、电磁搅拌、压实过程中完成的；

①打开电磁搅拌熔炼炉盖，用无水乙醇清洗熔炼坩埚内壁，使坩埚内部洁净；

②将石墨烯镁合金混合颗粒放入熔炼坩埚，闭合电磁搅拌熔炼炉盖；

③开启氩气输入阀，向炉腔内持续通入氩气，氩气通入速度150cm³/min；

④开启电磁搅拌熔炼炉加热器进行预热，预热温度200℃，预热时间15min；