[发明专利]一种石墨烯纳米复合金属型材及其制备方法

说明书

一种复合有纳米级层的金属型材，属于纳米制造技术领域，在金属型材的表面复合上一层纳米级石墨烯，金属型材与石墨烯层为一整体结构；所述金属型材包括金属板材、棒材、异形金属材料和已制成的机械零部件。所述金属包括20Cr、GCr15、42CrMO、38CrMOAl。所述石墨烯层为20～70纳米石墨烯层，外形尺寸为4～10μm。本发明的金属型材可用于制造新的穿甲弹，坦克上装甲板，武装直升飞机上的装甲板，轴承等，以及各种耐磨零部件。在军品和民品领域都具有广阔的应用前景。另外，在光学仪器方面，可使坦克测距仪失效、激光制导的导弹和炮弹失效，具有推广价值。

技术领域

本发明属于纳米制造技术领域，具体涉及一种用石墨烯制造超级纳米复合金属的方法。

背景技术

石墨烯是一种具有超凡性能的纳米结构炭。由于其性能与型体结构形状和粒度密切相关。所以受到了各相关领域的专家和学者的重视，在能直接使用其性能的场合，得到了广泛的应用。

但其超高的硬度（比金刚石还硬）和优导的光学性能在金属领域还没有得到应用和发挥。究其原因，就是金属和石墨烯没有相熔性，所以，它们不能冶炼成纳米复合金属。

但是经过我们课题组多年的研究和试验，找到了解决它们之间相熔性的工艺和辅助材料，成功制造出了石墨烯超级纳米复合钢和纳米复合铝。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷，本发明提供了一种复合有纳米级层的金属型材；

本发明的另一目的是提供一种复合有纳米级层的金属型材的制备方法。本发明的金属型材可用于制造新的穿甲弹，坦克上装甲板，武装直升飞机上的装甲板，轴承等，以及各种耐磨零部件。在军品和民品领域都具有广阔的应用前景。另外，在光学仪器方面，可使坦克测距仪失效、激光制导的导弹和炮弹失效，具有推广价值。

采用的技术方案是：

一种复合有纳米级层的金属型材，其特征是在金属型材的表面复合上一层纳米级石墨烯，金属型材与石墨烯层为一整体结构；

所述金属型材包括金属板材、棒材、异形金属材料和已制成的机械零部件。

所述金属包括20Cr、GCr15、42CrMO、38CrMOAl。

所述石墨烯层为20～70纳米石墨烯层，外形尺寸为4～10μm。

一种复合有纳米级层的金属型材的制备方法，包括如下步骤：

1.将待复合石墨烯的金属型材的表面洗净、擦干待用；

2.按重量比为1:0.3～0.7:0.04～0.06的比例取石墨烯、粒度为100Nm的金刚石粉和2号助渗剂混合均匀备用（2号助渗剂是直径为10Nm，长度为5μm的纳米碳管）；

3.将步骤(2)制备的混合体放入液态油（油为20号润滑油，重量按工件大小定，只要是把石墨烯和助渗剂稀释到能涂到工件上即可）中搅拌均匀，制成类胶体，待用；

4.在容器底部，均匀地放一层2毫米厚的直径为0.3～0.5μm的金刚石微粉；

5.将涂有类胶体的金属型材（工件或试样）放入容器；

6.在金属型材（工件或试样）表面撒一层8～15毫米厚的石墨烯；

7.在最外层用直径为0.5～0.9微米的金刚石粉涂满容器，震动均匀；

8.将容器加盖，密封，放入电炉中；

9.将电炉加热在800℃～1500℃间，并开始计时计温；

10.在炉温达到选定温度时800℃～1500℃，定温，保温5～10小时后停电降温；

11.在工件达到室温后，拿出容器，放入淬火炉中开始加热；