[发明专利]一种固液法制备碳纳米管增强铝基复合材料的方法

权利要求书

1.一种固液法制备碳纳米管增强铝基复合材料的方法，其特征在于，包括：

制备复合材料混合粉末：将一定比例的铝粉、碳纳米管和过程控制剂进行高能球磨混合得到复合材料混合粉末；

制备复合材料前驱体：将所述复合材料混合粉末置于模具中压实，之后进行烧结，然后随炉冷却至40℃时取出所述复合材料混合粉末样品，即得复合材料前驱体；

固液法制备复合材料：以一定的稀释比例将所述复合材料前驱体加入完全熔化的铝液中，并将所述前驱体压入所述铝液中，待炉体温度重新到达所设定温度后保温预先设定的时长；之后进行一定时长的搅拌处理；待炉体温度重新到达所设定温度后再次保温一定时长，之后浇入模具中，凝固后制得碳纳米管增强铝基复合材料铸锭；

热机械处理：将所述碳纳米管增强铝基复合材料铸锭在一定温度下保温一定时间后，以一定的挤压比和挤压速度进行热挤压，以此制得最终碳纳米管增强铝基复合材料。

2.根据权利要求1所述的固液法制备碳纳米管增强铝基复合材料的方法，其特征在于，所述铝粉为球状15～53um的纯铝粉；所述碳纳米管为管径10～30nm的多壁碳纳米管，且满足0％＜所述碳纳米管的质量分数≤10％；所述过程控制剂为硬脂酸，且满足0％＜所述过程控制剂的质量分数≤5％。

3.根据权利要求1所述的固液法制备碳纳米管增强铝基复合材料的方法，其特征在于，所述高能球磨过程的具体工艺参数为：行星式球磨，500mL氧化锆球磨罐，10mm氧化锆磨球，球料比5:1，转速200rpm，氩气氛保护，球磨时间为8～48h，球磨方式为：正转10min-静置10min-反转10min-静置10min，并以此为一周期循环，球磨累计时间2h后，静置1h；且在所述高能球磨完成后将所述球磨罐在室温下冷却8h后在充有氩气的手套箱中进行取粉。

4.根据权利要求1所述的固液法制备碳纳米管增强铝基复合材料的方法，其特征在于，所述将所述复合材料混合粉末置于模具中压实，之后进行烧结的具体过程为：

将所述复合材料混合粉末置于带有石墨纸的石墨模具中，放在预压机上预压压实，之后采用放电等离子烧结工艺进行烧结。

5.根据权利要求4所述的固液法制备碳纳米管增强铝基复合材料的方法，其特征在于，所述预压时预压力为2～10MPa，预压时间为1～15min；所述放电等离子烧结工艺是在真空度小于10^-2Pa的真空气氛中进行，烧结压力为30～40Mpa，烧结温度为550～610℃；所述烧结过程分为两个步骤，先以55℃/min的升温速率升至目标烧结温度以下40℃，再以4℃/min的升温速率升至目标烧结温度，烧结时间为20～60min。

6.根据权利要求1所述的固液法制备碳纳米管增强铝基复合材料的方法，其特征在于，所述铝液的制备过程如下：

将纯铝块在所设定温度熔化后，去除铝液表面的氧化皮后露出完全熔化的铝液。

7.根据权利要求6所述的固液法制备碳纳米管增强铝基复合材料的方法，其特征在于，所述设定温度为680～850℃；所述稀释比例为所述纯铝块与所述复合材料前驱体的质量比，比值为1:1～20:1；加入所述前驱体后保温阶段预先设定的时长为5～60min。

8.根据权利要求1所述的固液法制备碳纳米管增强铝基复合材料的方法，其特征在于，所述搅拌处理为超声振动搅拌或者机械式叶片搅拌，其中超声功率为10W～10kW，超声频率为10kHZ-30kHZ，所述叶片搅拌的搅拌速率为100～1000rpm，搅拌时间为10s～12min。

9.根据权利要求1所述的固液法制备碳纳米管增强铝基复合材料的方法，其特征在于，所述搅拌处理后再次保温阶段的时长为30s～10min。

10.根据权利要求1所述的固液法制备碳纳米管增强铝基复合材料的方法，其特征在于，在所述热机械处理过程中：所述保温温度为300～550℃；所述保温时间为10～30min；所述挤压比为10:1～33:1；所述挤压速度为1～10mm/s。