[发明专利]金属玻璃/石墨烯复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种金属玻璃/石墨烯复合材料，是由金属玻璃和单层石墨烯按190～500: 1的质量比所组成的均匀混合物加压成型的复合材料，且其加压成型温度设定在所述金属玻璃的过冷液相区内。

2.根据权利要求1所述的金属玻璃/石墨烯复合材料，其特征在于，所述金属玻璃为过冷液相区≥45K的Mg基金属玻璃、Zr基金属玻璃或Cu基金属玻璃。

3.根据权利要求2所述的金属玻璃/石墨烯复合材料，其特征在于，所述镁基金属玻璃为Mg₆₅Cu₂₅Gd₁₀非晶合金、Zr₆₅Cu₁₅Ni₁₀Al₁₀非晶合金或Cu₄₇Zr₁₁Ti₃₄Ni₈非晶合金。

4.权利要求1所述金属玻璃/石墨烯复合材料的制备方法，包括如下步骤：

（1）确定过冷液相区：通过查找或分析确定待用的金属玻璃的过冷液相区；

（2）石墨烯分散：取石墨烯按0.8～1.2mg: 1ml的固液比放入可挥发性分散溶剂中，在低于20℃的液温下超声波磁力搅拌至少2 h，搅拌后静置至少24 h，再离心分离至少30 min，取上层混合液即得一定浓度的分散均匀的片层状石墨烯分散液；

（3）混制：取金属玻璃粉末，按一定的比例向其中加入上步所得片层状石墨烯分散液，使其中的金属玻璃和单层石墨烯的质量比达到190～500: 1，两者混合后置于30～50℃的水浴中电磁搅拌并加热30～50min，去除可挥发性溶剂，所得固余物即为石墨烯-金属玻璃混合物；

（4）成型：将所得石墨烯-金属玻璃混合物置于加热固化设备中，在所述金属玻璃的过冷液相区设定成型温度，并保温1～3min，且成型压力保持为5～10 MPa，保温、保压完成即得金属玻璃/石墨烯复合材料。

5.根据权利要求4所述金属玻璃/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属玻璃为Mg₆₅Cu₂₅Gd₁₀非晶合金、Zr₆₅Cu₁₅Ni₁₀Al₁₀非晶合金或Cu₄₇Zr₁₁Ti₃₄Ni₈非晶合金。

6.根据权利要求5所述金属玻璃/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述Mg₆₅Cu₂₅Gd₁₀非晶合金的制备方法如下：

（1）母合金制备：取纯度≥99.9 %的Cu、纯度≥99.9 %的Gd，按照Cu₂₅Gd₁₀比例配比混合后电弧熔炼得到Cu₂₅Gd₁₀；再取纯度≥99.9 %的Mg与所得Cu₂₅Gd₁₀按照Mg₆₅Cu₂₅Gd₁₀比例配料；将配料放入密闭的石英坩埚内，并置感应炉中，对感应炉腔体抽真空至真空度≤3.0×10^-3Pa以下时充入惰性气体，反复感应熔炼直至母合金匀化；

（2）镁基金属玻璃制备：将上步所得母合金分成小块状，装入底端带有孔径的石英坩埚内，将石英坩埚固定于感应真空快淬设备的铜感应线圈中，对感应真空快淬设备腔体抽真空至3.0×10^-3MPa以下时，向腔体中充入惰性保护气体，并使储气室与腔体压力差保持在0.05～0.07 MPa；然后开启感应真空快淬设备的感应线圈电源，由小到大逐渐增加感应加热电流至2～4A，待母合金完全熔化后，利用保压室内压力与熔炼腔体内的压力差，将熔融的母合金喷射到转速为20～25m/s的铜轮上，制备出金属玻璃带材，再将其研磨成粉后过200～300目筛，真空下保存备用。

7.根据权利要求4所述金属玻璃/石墨烯复合材料的制备方法，其特征在于，所述分散溶剂由丙酮、水按8～10：1的体积比构成。