[发明专利]一种碳纳米管增强锌铝合金基复合材料的制备方法

说明书

一种碳纳米管增强锌铝合金基复合材料的制备方法，它涉及的是一种锌铝合金基复合材料的制备方法，具体是碳纳米管增强锌铝合金基复合材料的制备方法。本发明的目的是要解决现有方法将碳纳米管添加到锌铝合金熔体中会导致碳纳米管分散不均，制备的碳纳米管增强锌铝合金基复合材料的力学性能差的问题。方法：一、制备CNTs‑Zn复合粉末；二、制备CNTs‑Zn中间材料；三、熔炼，得到碳纳米管增强锌铝合金基复合材料。本发明可获得一种碳纳米管增强锌铝合金基复合材料。

技术领域

本发明涉及的是一种锌铝合金基复合材料的制备方法，具体是碳纳米管增强锌铝合金基复合材料的制备方法。

背景技术

碳纳米管具有极高的比强度和比刚度、独特的尺寸效应、界面效应，目前已被证实为一种有效的金属基复合材料增强体，并且在铝基、铜基、镁基复合材料中得到应用。但是碳纳米管具有很强的团聚倾向，在制备碳纳米管增强金属基复合材料时，碳纳米管在基体中极易团聚形成弱相，不利于复合材料力学性能的提高。因此，如何将碳纳米管均匀分散在基体合金中制备碳纳米管增强金属合金基复合材料必须解决的首要问题。

锌铝合金具有较好室温力学性能和摩擦磨损性能，同时还具有熔点低、耗能少、无污染、工艺简单等特点，在美、加、德、英等西方发达国家得到广泛应用。但是，锌铝合金也存在塑性、韧性低等缺点，常用的锌铝合金(如3号压铸锌合金、ZA27合金等)的伸长率只有3％～10％，一定程度上制约了锌铝合金的广泛应用和发展。

目前碳纳米管增强金属基复合材料的制备方法主要为搅拌铸造法和粉末冶金法。粉末冶金法可以有效解决碳纳米管均匀分散的问题，但是制备出的样品存在一定的缩孔与疏松，复合材料的力学性能不理想，而且粉末冶金法也不适合工业化大规模生产。搅拌铸造法可以得到致密的块体合金材料，但是碳纳米管与锌铝合金的密度差过大，熔炼过程中如果直接加入碳纳米管，容易造成碳纳米管上浮，导致复合材料中碳纳米管分布不均匀。因此，如何采用适合工业化生产的工艺，能有效地将碳纳米管带入并均匀分散在合金材料中，是目前制备碳纳米管增强金属基复合材料所面临难题。

发明内容

本发明的目的是要解决现有方法将碳纳米管添加到锌铝合金熔体中会导致碳纳米管分散不均，制备的碳纳米管增强锌铝合金基复合材料的力学性能差的问题，而提供一种碳纳米管增强锌铝合金基复合材料的制备方法。

一种碳纳米管增强锌铝合金基复合材料的制备方法，是按以下步骤完成的：

一、制备CNTs-Zn复合粉末：

①、将碳纳米管、锌粉加入到无水乙醇中，再进行湿法球磨，得到碳纳米管、锌粉和无水乙醇的混合物；

②、将碳纳米管、锌粉和无水乙醇的混合物进行真空干燥，得到CNTs-Zn复合粉末；

二、制备CNTs-Zn中间材料：

①、使用液压机对CNTs-Zn复合粉末进行压制，得到CNTs-Zn压制块；

②、将步骤二①中得到的CNTs-Zn压制块在真空烧结炉中真空烧结，得到CNTs-Zn中间材料；

三、熔炼：

①、首先将熔炼炉进行预热，再将熔炼炉加热至420℃～450℃，再在温度为420℃～450℃下加入纯锌锭，再将熔炼炉加热至460℃～520℃，再在温度为460℃～520℃下保温10min～30min，得到熔融的纯锌锭；

②、向熔融的纯锌锭中加入CNTs-Zn中间材料和纯铝锭，再将熔炼炉加热至550℃～760℃，再在温度为550℃～760℃下保温30min～60min，得到混合熔体；

步骤三②中所述的CNTs-Zn中间材料与纯锌锭的质量比为(1～10):100；

步骤三②中所述的CNTs-Zn中间材料与纯铝锭的质量比为(1～10):(4～35)；