[发明专利]一种石墨烯增强铝基复合材料微米纤维的制备方法

说明书

本发明公开了一种石墨烯增强铝基复合材料微米纤维的制备方法，属于石墨烯增强复合微米纤维领域。本发明要解决传统粉末冶金工艺无法实现石墨烯纳米片的均匀分散，导致复合材料中存在石墨烯片层团聚及取向杂乱等问题。本发明方法：一、对棒状铸态石墨烯增强铝基复合材料进行界面调控热处理，打磨至直径均匀，抛光，得到棒材；二、对棒材的一端进行腐蚀处理，水洗烘干；三、然后置于拉拔模具中，安装于拉拔装置中，进行冷拉拔处理，在冷拉拔过程中，每5～10道次进行一次界面强化热处理，每1～2道次进行一次退火处理；四、惰性气氛下退火处理，即获得所述微米纤维。本发明的复合材料致密度高，增强体分布均匀、形态可调控，力学性能提高。

技术领域

本发明属于石墨烯增强复合微米纤维领域；具体涉及一种石墨烯增强铝基复合材料微 米纤维的制备方法。

背景技术

石墨烯增强铝基复合材料是一种具有优异力学和物理性能的新型金属基复合材料。近 年来，微机电系统发展迅速，在人工智能等领域展现出广阔的应用前景，要求所用的载体 材料具有结构功能一体化、高性能化、小尺寸化的特点。石墨烯增强铝基复合材料制备的 微米纤维材料作为一种高性能的结构功能一体化材料，在微机电系统领域有着广阔的应用 前景。

实现石墨烯在铝基体中的均匀分布，是石墨烯增强铝基复合材料批量制备中的关键问 题。目前采用粉末冶金方法制备的石墨烯增强铝基复合材料块体材料中，往往存在石墨烯 团聚、分布杂乱等问题，降低了石墨烯的强化效率。通过机械加工的方法将大块复合材料 加工成小尺寸材料，小尺寸材料中的组织不均匀现象和存在的缺陷会严重影响材料的性 能。在小尺寸石墨烯增强铝基复合材料中实现增强体分布状态及缺陷状态的控制，是目前 亟待解决的问题。

经过对现有技术文献进行检索发现，专利“一种圆形铝基复合材料丝材的制备方法” (申请号：201611091431.9)采用对轧制颗粒增强铝基复合材料板材经切割、焊接、热拉拔等工艺制备圆形截面(直径小于5mm)颗粒增强铝基复合材料。上述专利中采用单次 退火工艺，材料总变形量偏小，对石墨烯增强金属基复合材料不适用，不能实现石墨烯的 有效分散。专利“一种石墨烯/铜复合材料及其制备方法”申请号：201510118008.2)，以乙 醇作为球磨介质，采用湿法球磨将铜镍合金粉与鳞片状石墨混合均匀，后经粉末冶金及后 续热挤压、轧制方法制备石墨增强复合材料块体、丝材及板材。专利“一种石墨烯增强镍 基复合材料及其制备方法”(申请号：201610214707.1)，采用溶液还原的方法制备氧化石 墨烯/镍复合粉体，后经还原处理、粉末冶金及热挤压和热轧制工艺制备复合材料块体、 丝材及带材。上述专利或在复合粉体制备过程中采用化学还原方法获得纳米金属颗粒与石 墨烯的混合粉体，或者采用球磨工艺制备混合粉体以期获得均匀的石墨烯分散，对复合材 料中石墨烯增强体分布的后续调控并没有涉及。

发明内容

本发明要解决传统粉末冶金工艺无法实现石墨烯纳米片的均匀分散，导致复合材料中 存在石墨烯片层团聚及取向杂乱等问题。本发明公开了一种采用界面强化热处理、冷拉拔 及中间退火处理将块体石墨烯/铝复合材料制备成纤维的方法。

针对上述问题，本发明一种石墨烯增强铝基复合材料微米纤维的制备方法是按下述步 骤进行的：

步骤一、对棒状铸态石墨烯增强铝基复合材料进行界面调控热处理，然后打磨至直径 均匀，再打磨抛光，得到棒材；

步骤二、对步骤一获得的棒材的一端进行腐蚀处理，至被腐蚀的部分能穿过拉拔模具， 水洗烘干，得到拉拔坯料；

步骤三、然后将拉拔坯料置于拉拔模具中，安装于拉拔装置中，进行冷拉拔处理，在 冷拉拔过程中，每5～10道次进行一次界面强化热处理，每1～2道次进行一次退火处理；

步骤四、然后惰性气氛保护条件下退火处理，即获得所述微米纤维；