[发明专利]一种Cu-石墨烯杂聚体增强6061合金基复合材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种Cu‑石墨烯杂聚体增强6061铝合金基复合材料的制备方法，包括下列步骤：Cu‑石墨烯杂聚体的制备：以三水合硝酸铜为铜源，以葡萄糖为碳源，以氯化钠为模板，以铜源中的Cu原子、碳源中的C原子、模板中的Na原子的摩尔比为(1～3)：(10～15)：(150‑200)将三种原料均匀溶于去离子水中，将溶液进行喷雾干燥得到前驱体将制得的前驱体置于管式炉中，在750℃，H₂气氛中煅烧还原，用去离子水洗去煅烧产物中的氯化钠模板，然后干燥处理，干燥产物研磨成粉末，得到Cu‑石墨烯杂聚体。Cu‑石墨烯杂聚体/铝复合预压块的制备。Cu‑石墨烯杂聚体增强6061铝合金基复合材料的制备。

技术领域

本发明涉及一种利用熔炼铸造技术向6061合金熔体中加入增强体制备6061合金基复合材料的方法，属于熔炼铸造技术领域。

背景技术

6061铝合金具有较高的强度，良好的抗腐蚀性能，加工性能极佳等优良的综合性能，广泛应用于航空航天、汽车制造、交通运输、建筑以及电子产品等领域。随着现代科技的发展，日益严苛的应用环境对6061铝合金的强度要求逐渐提高。为满足市场对铝合金轻质高强综合性能的要求，研究者们向合金基体中加入陶瓷相、碳纳米相等增强体，制备出高性能的6061铝合金基复合材料。

碳纳米材料石墨烯具有优异的物理性能和力学性能，极大的比表面积，低密度等特点，被认为是铝合金基复合材料的良好增强相。目前，石墨烯增强铝合金基复合材料的制备方法有粉末冶金、熔炼铸造、离子束溅射法等。粉末冶金和离子束溅射法制备的产品性能高，但制备工艺复杂，且生产效率低，制约了石墨烯增强铝合金基复合材料的应用发展。熔炼铸造法，具有操作简单、成本低、生产效率高等特点，是实现石墨烯增强铝合金基复合材料规模化生产的有效途径。

发明内容

本发明的目的在于提供一种利用熔炼铸造技术制备Cu-石墨烯杂聚体增强6061铝合金基复合材料的方法，并实现6061合金基体力学性能的提高。为实现上述目的，本发明通过以下技术方案加以实现：

一种Cu-石墨烯杂聚体增强6061铝合金基复合材料的制备方法，包括下列步骤：

(1)Cu-石墨烯杂聚体的制备：以三水合硝酸铜为铜源，以葡萄糖为碳源，以氯化钠为模板，以铜源中的Cu原子、碳源中的C原子、模板中的Na原子的摩尔比为(1～3)：(10～15)：(150-200)将三种原料均匀溶于去离子水中，将溶液进行喷雾干燥得到前驱体将制得的前驱体置于管式炉中，在750℃，H₂气氛中煅烧还原，用去离子水洗去煅烧产物中的氯化钠模板，然后干燥处理，干燥产物研磨成粉末，得到Cu-石墨烯杂聚体。

(2)Cu-石墨烯杂聚体/铝复合预压块的制备：将步骤(1)获得的Cu-石墨烯杂聚体与铝粉按照质量比1：(5～20)的比例放入球磨罐中，通过球磨法制得Cu-石墨烯/铝复合粉末。将制得的复合粉末冷压成块，得到Cu-石墨烯杂聚体/铝复合预压块。

(3)Cu-石墨烯杂聚体增强6061铝合金基复合材料的制备：将6061铝合金在720℃，氩气保护气氛中保温1～1.5h，得到完全熔融的6061铝合金熔体，将步骤(2)制得的Cu-石墨烯杂聚体/铝复合预压块预热至400℃，加入到6061铝合金熔体中，保温20min，使预压块完全融化，再搅拌一定时间，浇铸到提前预热至400℃的模具中，得到复合材料铸块，再将得到的复合材料铸块置于500℃的箱式炉中保温24h做均匀化处理，空气冷却。