[发明专利]超高热导率的定向排列石墨烯镁基合金、制备方法及装置

权利要求书

1.一种超高热导率的定向排列石墨烯镁基合金，其特征在于，由镁合金基体和分布在基体中的石墨烯纳米片组成，其中石墨烯纳米片在基体中定向排列。

2.根据权利要求1所述的超高热导率的定向排列石墨烯镁基合金，其特征在于，所述镁合金基体由镁和掺杂金属制成，所述掺杂金属包括锌、锡、钙、锶、铝、锰或镁-锰合金、镁-钙合金中的一种或两种以上。

3.一种超高热导率的定向排列石墨烯镁基合金的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)按质量百分比称取石墨烯、镁和掺杂金属，在保护气氛中熔炼混匀，混匀后静置；

(2)将步骤(1)制得的熔炼混匀的石墨烯镁合金熔体降温后，保温并外加磁场，再固化，获得超高热导率的定向排列石墨烯镁基合金。

4.根据权利要求3所述的超高热导率的定向排列石墨烯镁基合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中石墨烯、掺杂金属和镁的质量份数分别为，石墨烯为1.0wt％～5.0wt％，锌为0.5wt％～3.5wt％、锡为0.5wt％～4.0wt％、钙为0.16wt％～1.5wt％、锶为0.02wt％～1.5wt％、铝为0.1wt％～1.0wt％、锰为0.1wt％～0.5wt％，余量为镁，以上组分质量百分比之和为100％。

5.根据权利要求3所述的超高热导率的定向排列石墨烯镁基合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(1)中熔炼过程，熔炼温度为730℃～740℃，熔炼时间为1～3小时，保护气体为氩气、氮气或二氧化碳。

6.根据权利要求3所述的超高热导率的定向排列石墨烯镁基合金的制备方法，其特征在于，所述步骤(2)中保温温度为670℃～700℃，保温时间为3～5min；步骤(2)中磁场强度为0.1～5T。

7.一种超高热导率的定向排列石墨烯镁基合金的制备装置，其特征在于，包括高温熔炼炉(1)、铸造炉(14)，高温熔炼炉(1)和铸造炉(14)通过出料管道(23)连接；

所述高温熔炼炉(1)与真空泵(3)连通，连通管道上设有真空泵阀门(2)；高温熔炼炉(1)内部设有熔炼坩埚(9)，熔炼坩埚(9)外周设有发热体(10)，内部插有垂直悬挂的搅拌器(8)；搅拌器(8)通过传动轴(7)与搅拌电机(6)连接，搅拌电机(6)位于高温熔炼炉(1)顶部中心；

所述铸造炉(14)内部设有坩埚(16)、感应线圈(15)、发热体(18)和气冷盘(20)；坩埚(16)侧壁外缠绕有感应线圈(15)，坩埚(16)与感应线圈(15)之间设有发热体(18)；坩埚(16)底部与圆盘状的气冷盘(20)顶部紧密贴合；

所述出料管(23)一端与熔炼坩埚(9)底部连通，连接处设置有阀门(12)，另一端与铸造炉(14)连通，开口于坩埚(16)内腔上方；出料管道(17)外周包裹有保温层(13)。

8.根据权利要求7所述的超高热导率的定向排列石墨烯镁基合金的制备装置，其特征在于，所述保温层(13)由Al₂O₃陶瓷毡制成，Al₂O₃陶瓷毡的厚度为30～60mm。

9.根据权利要求7所述的超高热导率的定向排列石墨烯镁基合金的制备装置，其特征在于，所述气冷盘(20)侧部设有气冷盘出气口(19)，底部中心设有气冷盘进气口(21)；气冷盘(20)内腔中设有螺旋气冷隔板(22)，在气冷盘(20)中以气冷盘进气口(21)为中心呈螺旋状盘绕分布。