[发明专利]一种石墨烯增强镁基复合材料的压铸制备方法

摘要

本发明涉及一种石墨烯增强镁基复合材料的压铸制备方法，是针对石墨烯在镁合金基体中分散不均匀、与基体结合难的情况，采用半固态压铸的方法，经熔炼、保温、电磁搅拌、压实、压铸制成石墨烯增强镁基复合材料，此制备方法工艺先进，数据精确翔实，工序严密，浆料纯净，金相组织致密性好，无缩孔、缩松现象，制备的石墨烯增强镁基复合材料硬度达82.5HB，抗拉强度达235Mpa，延伸率达7.3％，是先进的石墨烯增强镁基复合材料的制备方法。

主权项

1.一种石墨烯增强镁基复合材料的压铸制备方法，其特征在于：使用的化学物质材料为：石墨烯、镁合金、无水乙醇、氩气、氧化锌，其组合准备用量如下：以克、毫升、厘米3为计量单位制备方法如下：(1)制备半固态镁合金颗粒将镁合金熔化成固液混合态，利用电磁搅拌装置，使浆液产生运动，凝固后，制成半固态镁合金铸锭；半固态镁合金铸锭经过切削，制成长度≤1mm的长条状颗粒；(2)混料称取石墨烯颗粒15g±0.001g、镁合金颗粒5000g±0.001g，置于V型混料机中旋转混合，混料转数为20r/min，混合时间为30min，制成石墨烯镁合金混合颗粒；(3)制备镁合金半固态浆料镁合金半固态浆料的制备在电磁搅拌熔炼炉内进行，是在加热、熔炼、保温、电磁搅拌、压实过程中完成的；①打开电磁搅拌熔炼炉盖，用无水乙醇清洗熔炼坩埚内壁，使坩埚内部洁净；②将石墨烯镁合金混合颗粒放入熔炼坩埚，闭合电磁搅拌熔炼炉盖；③开启氩气输入阀，向炉腔内持续通入氩气，氩气通入速度150cm3/min；④开启电磁搅拌熔炼炉加热器进行预热，预热温度200℃，预热时间15min；⑤预热完成后继续加热，调节炉内温度至580℃±1℃，保温30min，开启电磁搅拌装置控制开关，设定电磁搅拌参数，搅拌频率为35Hz，恒温搅拌时间15min；⑥电磁搅拌后，制成含石墨烯的镁合金半固态浆料；⑦启动加压装置，对坩埚内半固态浆料进行压实，压力50MPa，保压时间30s；(5)压铸制备石墨烯增强镁基复合材料①模具、金属液导管预热开启模温机对模具进行预热，预热温度为200℃，预热时间30min；开启金属液导管加热器，温度设定580℃；②压铸模具的型腔表面预处理取氧化锌涂覆剂，均匀涂覆于模具的型腔表面，涂覆层厚度≤0.15mm；③合拢模具，并启动锁模系统固定模具；④打开金属液导管阀门，坩埚中混合半固态浆料流经导管被压入压铸机压射腔中；⑤启动压射程序，压射冲头慢速前进，封住导管接口，冲头将浆料压入型腔；⑥浆料填充满型腔后，压射冲头持续向前跟踪保压，保压压强为50Mpa，保压时间20s，直至浆料凝固；(6)打开模具，冲头回位与开模动作同步进行，动模脱离固定模，冲头返回复位，顶出并取出铸件，得到石墨烯增强镁基复合材料；(7)清理、清洗清理铸件表面，并用无水乙醇清洗，清洗后晾干，使表面洁净；(8)检测、分析、表征对制备的石墨烯增强镁基复合材料的形貌、色泽、金相组织、力学性能进行检测、分析、表征；用X射线衍射仪进行物相鉴定分析；用扫描电镜对铸件进行形貌分析；用金相分析仪对铸件进行金相组织分析；用微机控制的电子万能试验机对铸件进行抗拉强度分析；用维氏硬度计对铸件进行硬度分析；结论：石墨烯增强镁基复合材料为矩形块体，硬度达82.5HB，抗拉强度达235Mpa，延伸率达7.3％，石墨烯在镁合金基体中分散均匀，与镁基体有良好的界面结合。