[发明专利]石墨烯增强铝基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征是步骤如下：

（1）选择铝锭，将其加入到熔铝炉中进行熔化，熔化的铝液经过流槽注入精炼炉，精炼炉的铝液到达设定要求后，停止铝液注入，将铝液升温至750～780℃时，用氮气带入精炼剂对铝液进行精炼，精炼带出渣灰通过扒渣口采用工具扒出；

（2）将处理好的铝液通过流槽注入保温炉，将保温炉的铝液温度升至820～850℃，静置20～30min；

（3）将静置后的铝液经流槽注入过滤箱过滤后，铝液再经流槽注入喷射雾化装置的铝液盛集室，铝液盛集室的铝液温度控制在810～840℃；开启喷射雾化装置的喷枪，通入压力0.5～0.8MPa的氮气，铝液通过喷枪雾化，控制喷枪中铝液与氮气的流量比，通过喷嘴铝液流量为280～350克/秒，氮气流量为800～1500立方毫米/秒，使铝液滴直径控制在10～100μm；

（4）待铝液滴调整合适后，开启石墨烯添加装置，根据石墨烯增强铝基复合材料的石墨烯含量比例要求，根据铝液流量连续定量的注入石墨烯薄片，注入的石墨烯薄片通过压力80～100KPa的氮气从导管喷嘴中，将石墨烯薄片喷散到雾化沉积室内；石墨烯薄片注入量与液雾化铝液流量速度匹配；

（5）漂浮的石墨烯薄片粘覆在下沉的铝液滴上，沉积到沉积室底部的圆锥形漏斗中，圆锥形漏斗外部有加热元件，将沉积物的温度控制在650～710℃之间，形成液态或半熔态的铝/石墨烯混合物，铝/石墨烯混合物通过圆锥形漏斗注入铸锭成型装置；

（6）吹入雾化沉积室的氮气经雾化沉积室到排风减压室从排风减压室底部的单向自动排压阀排除；

（7）开启铸锭成型装置，调节好冷却系统，使连续铸锭的温度控制在400～500℃之间；

（8）将石墨烯铝铸锭引入辊轧设备，连续轧制成所需型材；

（9）石墨烯铝型材通过收绕设备，进行收绕打包；

所述石墨烯增强铝基复合材料，按质量百分比计配方如下：石墨烯0.02%～1%，硅0.03%～0.08%，铁0.04%～0.15%，杂质元素≤0.05%，余量为铝；

步骤（4）中所述石墨烯添加装置的喷嘴为2～6道，均布在沉积室中下部。

2.如权利要求1所述石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征是：步骤（3）中所述喷射雾化装置的喷枪为2～7道，均布在雾化沉积室顶部。

3.如权利要求1所述石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征是：步骤（3）、（4）中的氮气为含氮99.99%及以上的高纯氮气。

4.如权利要求1所述石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征是：所述石墨烯薄片为8层及以内的碳原子厚度的石墨烯薄片。

5.权利要求1所述制备方法中采用的喷射雾化装置，其特征是：包括容器本体（1）、铝液盛集室（2）、铝液添加装置（3）、石墨烯添加装置（4）和单向排风阀（5）；所述容器本体（1）上方设有铝液添加装置（3），两侧设有石墨烯添加装置（4），铝液添加装置（3）与铝液盛集室（2）连通；

所述容器本体（1）分为雾化沉积室（11）和排风减压室（12），所述雾化沉积室（11）位于内部，排风减压室（12）位于雾化沉积室（11）外部，雾化沉积室（11）和排风减压室（12）顶部互相连通；所述雾化沉积室（11）呈上宽下窄的漏斗状；底部与外界连通；

所述排风减压室（12）底部设有单向排风阀（5）。

6.如权利要求5所述喷射雾化装置，其特征是：所述石墨烯添加装置（4）为能够控制石墨烯流速的喷射设备。