[发明专利]一种高体积分数的碳纳米管增强金属基复合材料制备方法

权利要求书

1.一种高体积分数的碳纳米管增强金属基复合材料制备方法，其特征在于：该方法以金属粉末和碳纳米管为原料，采用粉末冶金法制备碳纳米管增强金属基复合材料坯锭，然后对得到的坯锭进行搅拌摩擦加工，得到碳纳米管增强金属基复合材料；复合材料中碳纳米管的体积百分含量大于0而小于等于8。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：粉末冶金法制备碳纳米管增强金属基复合材料坯锭包括如下步骤：

1)将金属粉末与碳纳米管在混料机中机械混合1～48小时，得到混合料；原料中碳纳米管的体积百分含量大于0而小于等于8；

2)将混合料放入冷压模具中冷压，压力为10-50MPa，得到冷压坯锭；

3)将冷压坯锭连同模具放入真空热压炉中，升温至热压温度后保温进行真空热压成型，得到碳纳米管增强金属基复合材料坯锭；保温时间为0.5～6小时，真空度为10^-1～10^-3Pa，压力为10～400MPa，热压温度为T₀-50℃～T_m；其中，T₀为金属基体固相线温度，T_m为金属基体液相线温度。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述搅拌摩擦加工，工艺参数为：加工工具转速200～3000转/分钟、行进速度10～1000毫米/分钟；加工方式是先顺序搭接再原位重复的加工方式或者先原位重复再顺序搭接的加工方式。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述先顺序搭接再原位重复的加工方式，即先沿工件表面单道次顺序搭接加工完成一个搭接周期，形成第一个、第二个、直至第N个加工区，相邻加工区之间有重叠，然后回到初始位置重复搭接周期M次，每搭接周期的各加工区与前次完全重叠；M为重复道次数。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述先原位重复再顺序搭接的加工方式，即先在第一个加工区内原位M道次加工，然后依次在第二个、第三个、直至第N个加工区内分别原位M道次加工，相邻加工区之间有重叠；M为重复道次数。

6.根据权利要求4所述的制备方法，其特征在于：一个搭接周期中相邻加工区搭接率为30～90％，搭接次数按工件实际尺寸或特定尺寸要求来确定；搭接周期的重复次数为1-5次；所述搭接率为加工区之间的重叠面积与单个加工区的面积比。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于：每个加工区原位加工道次为1-5次；各个加工区之间的搭接率为30～90％，搭接次数按工件实际尺寸或特定尺寸要求而定；所述搭接率为加工区之间的重叠面积与单个加工区的面积比。

8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管增强金属基复合材料，碳纳米管在金属基体中分散均匀，且达到单根分散的状态，无团聚现象出现。

9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述金属粉末为铝、铝合金、镁、镁合金、铜或铜合金粉末，金属粉末粒径1～100μm。

10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述碳纳米管为单壁碳纳米管、双壁碳纳米管或多壁碳纳米管。