[发明专利]一种铜掺杂石墨烯增强铝基复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种铜掺杂石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：(1)将乙醇溶液加入铝粉中，再加入氧化石墨烯溶液，搅拌后加入硫酸铜溶液，搅拌，静置至上清液澄清，过滤、洗涤、干燥后得到铜掺杂石墨烯/铝复合粉体；(2)对得到的铜掺杂石墨烯/铝复合粉体进行热压烧结。与现有技术相比，本发明通过铜离子包覆在铝粉表面有效的避免了石墨烯的团聚以及石墨烯与铝发生的界面反应，通过本发明制备的铜掺杂石墨烯增强铝基复合材料，显微硬度提高了110％以上。

技术领域

本发明涉及一种复合材料的制备方法，尤其是涉及一种铜掺杂石墨烯增强铝基复合材料的制备方法。

背景技术

铝基复合材料由于密度小，性能稳定在航空航天以及高端汽车制造领域有着广泛的应用。相比于传统增强体(陶瓷颗粒、碳纤维、碳纳米管等)，石墨烯具有密度低、力学性能高、导热性能好以及热膨胀系数低等优点，石墨烯自诞生起就被认为是一种非常有前途的增强体。成功开发高性能的石墨烯增强铝基复合材料，不仅可以提高复合材料性能，同时也可降低复合材料密度。

在石墨烯增强铝基复合材料的制备方法方面，主要有粉末冶金方法、铸造方法、搅拌摩擦加工等方法。在上述方法中由于粉末冶金方法工艺成熟、组织均匀及近净成形等特点，在石墨烯增强铝基复合材料的制备中备受关注。目前，粉末冶金成为了制备石墨烯增强铝基复合材料的重要方法。

经对现有技术文献的检索发现，Jingyue Wang等人(Reinforcement withgraphene nanosheets in aluminum matrix composites,Scripta Materialia,2012,66,594-597)研究了通过加入PVA溶剂对铝粉表面进行改性，提高石墨烯的均匀分散性问题。S.F.Bartolucci等人(Graphene-aluminum nanocomposites，Materials Science andEngineering A,2011,528,7933-7937)研究了粉末冶金方法制备石墨烯增强铝基复合材料过程中，由于石墨烯与铝发生了界面反应而导致了在复合材料中生成了大量了Al₄C₃的碳化物，降低了复合材料的力学性能。因此，在粉末冶金方法制备石墨烯增强金属基复合材料过程中，石墨烯增强体的均匀分散性以及避免石墨烯与铝发生界面反应成为了制备高性能石墨烯增强铝基复合材料的关键问题。

中国专利CN201710342605.2公开了一种改性石墨烯增强铝基复合材料及其制备方法，具体包括以下步骤：(1)将石墨烯加入无水乙醇中，分散均匀后加入阳离子表面活性剂超声，烘干后制得改性石墨烯；(2)将纯铝熔化，熔化一半时加入改性石墨烯，保温；(3)添加铜、碳、铁、碳化硅和氧化镧后保温搅匀，精炼、静置，撇去浮渣，得到铝合金熔体；(4)对铝合金熔体进行重力铸造，得到铝合金铸件，将铸件一次进行固溶、冷却和时效处理后制得改性石墨烯增强铝基复合材料。该制备方法过程复杂，过程中石墨烯和铝会发生界面反应，导致复合材料的力学性能降低。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种铜掺杂石墨烯增强铝基复合材料。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种铜掺杂石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，具体包括以下步骤：

(1)将乙醇溶液加入铝粉中，再加入经超声处理的氧化石墨烯溶液，搅拌后加入硫酸铜溶液，搅拌，静置至上清液澄清，过滤、洗涤、干燥后得到铜掺杂石墨烯/铝复合粉体；

(2)对得到的铜掺杂石墨烯/铝复合粉体进行热压烧结。

优选的，步骤(1)中，所述氧化石墨烯溶液通过Hummers法制备得到。