[发明专利]一种石墨烯及碳纳米管增强铝基复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯及碳纳米管增强铝基复合材料及其制备方法，属于铝基复合材料技术领域。为解决石墨烯及碳纳米管团聚、在高温时与铝基体形成碳化物的问题以及提高铝基复合材料的耐磨性能，本发明提供了一种石墨烯及碳纳米管增强铝基复合材料，组分包括质量百分含量为0.1～5.0％的复合镀铜镍石墨烯、质量百分含量为0.1～5.0％的复合镀铜镍碳纳米管，质量百分含量为5％的镁粉，余量为铝粉。本发明通过在石墨烯和碳纳米管表面复合镀铜镍严格控制界面反应，在搅拌状态下超声分散使石墨烯及碳纳米管均匀分散于铝基复合材料，最后通过真空热压烧结获得增强铝基复合材料，其耐磨性能因石墨烯及碳纳米管的自润滑特性而得到显著提高。

技术领域

本发明属于铝基复合材料技术领域，尤其涉及一种石墨烯及碳纳米管增强铝基复合材料及其制备方法。

背景技术

铝合金具有低密度和优异的机械加工性能，在航空、航天、汽车和电子工业等领域得到广泛应用。但随着现代工业迅速发展，铝合金材料已经在很多方面不能满足工业发展对其性能的需要。铝与其他材料复合制备铝基复合材料是提高铝合金材料综合力学性能的最重要的途径之一。碳纤维能够有效的增强铝合金的强度和刚度，因此，碳纤维铝基复合材料得到了足够重视，并逐步实现了应用。而石墨烯及碳纳米管与碳纤维相比较，具有更高的强度、弹性模量和比表面积，能够更进一步的提高铝基复合材料的性能。但目前对于石墨烯和碳纳米管的研究主要集中在其对铝基复合材料的强度、韧性、导电及导热等性能方面，而对于石墨类材料对铝基复合材料的耐磨性的独特优势缺乏系统研究。

大量研究发现，石墨烯及碳纳米管增强铝基复合材料存在两个瓶颈问题需要解决：其一、石墨烯及碳纳米管团聚的特性影响了其优势的发挥；其二、石墨烯及碳纳米管在高温时与铝基体发生反应而形成碳化物，使其增强作用消失。

发明内容

为解决石墨烯及碳纳米管团聚、在高温时与铝基体形成碳化物的问题以及提高铝基复合材料的耐磨性能，本发明提供了一种石墨烯及碳纳米管增强铝基复合材料及其制备方法。

本发明的技术方案：

一种石墨烯及碳纳米管增强铝基复合材料，包括如下质量百分含量的组分：复合镀铜镍石墨烯0.1～5.0％、复合镀铜镍碳纳米管0.1～5.0％、镁粉5％，余量为铝粉。

进一步的，包括如下质量百分含量的组分：复合镀铜镍石墨烯0.1～3.0％、复合镀铜镍碳纳米管0.1～3.0％、镁粉5％，余量为铝粉。

进一步的，包括如下质量百分含量的组分：复合镀铜镍石墨烯0.1～1.0％、复合镀铜镍碳纳米管0.1～1.0％、镁粉5％，余量为铝粉。

进一步的，包括如下质量百分含量的组分：复合镀铜镍石墨烯0.1～0.5％、复合镀铜镍碳纳米管0.1～0.5％、镁粉5％，余量为铝粉。

进一步的，包括如下质量百分含量的组分：复合镀铜镍石墨烯5.0％、复合镀铜镍碳纳米管5.0％、镁粉5％，余量为铝粉。

进一步的，包括如下质量百分含量的组分：复合镀铜镍石墨烯4％、复合镀铜镍碳纳米管4％、镁粉5％，余量为铝粉。

进一步的，包括如下质量百分含量的组分：复合镀铜镍石墨烯3％、复合镀铜镍碳纳米管3％、镁粉5％，余量为铝粉。

进一步的，包括如下质量百分含量的组分：复合镀铜镍石墨烯2％、复合镀铜镍碳纳米管2％、镁粉5％，余量为铝粉。

进一步的，包括如下质量百分含量的组分：复合镀铜镍石墨烯1.0％、复合镀铜镍碳纳米管1.0％、镁粉5％，余量为铝粉。

进一步的，包括如下质量百分含量的组分：复合镀铜镍石墨烯0.5％、复合镀铜镍碳纳米管0.5％、镁粉5％，余量为铝粉。

一种石墨烯及碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：