[发明专利]石墨烯增强镁基复合材料及其制备方法

摘要

石墨烯增强镁基复合材料及其制备方法，属于复合材料技术领域。在惰性气氛下将具有一定片层尺寸的石墨烯与纯镁颗粒进行球磨处理，同时实现石墨烯片层的剥离及其与纯镁颗粒的混合；采用超声分散及机械搅拌工艺，在液相中进一步分散被剥离的石墨烯片层，纯镁颗粒在搅拌过程中插入到石墨烯层间，实现两者固相间隔及充分混合；以热挤压工艺加强石墨烯/纯镁颗粒复合粉末的致密性，得到含石墨烯的镁基前驱体，通过合金成分调配及搅拌铸造方法最终获得石墨烯增强镁基复合材料。该方法工艺简便、环境友好，实现石墨烯在镁基体中的充分分散，并获得力学性能增强的石墨烯/镁基复合材料，在航空航天、汽车、电子等领域具有广泛的应用前景。

主权项

石墨烯增强镁基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)石墨烯与纯镁颗粒的固相混合将具有一定片层尺寸的石墨烯粉末与纯镁颗粒在氩气(Ar)气氛下进行一定时间的球磨混合，球磨罐及磨球的材质为玛瑙，石墨烯在混合粉末中的质量分数为0.1～6wt.％；(2)混合粉末在液相中的超声分散与干燥处理将步骤(1)中球磨处理得到的混合粉末置于乙醇溶剂中进行一定时间、功率的超声分散，同时伴有机械搅拌，随后将所得混合溶液进行搅拌加热去溶剂及真空干燥，获得石墨烯/纯镁颗粒复合粉末；(3)石墨烯/纯镁前驱体的制备将步骤(2)中得到的石墨烯/纯镁颗粒混合粉末在挤压模具中以一定温度及挤压比进行挤压成形，获得石墨烯/纯镁前驱体；(4)石墨烯增强镁基复合材料的制备将金属或合金按相应成分质量置入坩埚中加热熔化至液态，再将步骤(3)中得到的前驱体预热至一定温度后加入到上述金属熔体中，对熔体加以搅拌后，浇铸于金属型模具中，获得石墨烯增强镁基复合材料；步骤(1)石墨烯片层尺寸为20～100μm；步骤(1)中的球磨时间为30～180min；步骤(2)中的超声功率为200～800W，超声时间为15～120min；步骤(3)中挤压温度为300～500℃，挤压比为16～30；步骤(4)前驱体预热温度为200～400℃。