[发明专利]一种石墨烯复合铝基材料铸件的成型方法

说明书

本发明涉及一种石墨烯复合铝基材料铸件的成型方法，其针对当前石墨烯复合铝基材料成型方法存在石墨烯分散效果差、很难直接成型形状复杂产品等问题，经杆状铝合金颗粒表面处理制备混合颗粒、高温压制、半固态熔炼、直接挤压铸造成型，制备出了石墨烯复合铝基材料铸件。此成型方法工艺先进，数据精确翔实，制备出的石墨烯复合铝基材料铸件内部组织致密性好，无缩孔、缩松缺陷，晶粒圆整、细小，石墨烯在基体中分散均匀，界面结合良好，铸件抗拉强度达366MPa，延伸率达5.3%，硬度达106HV，是先进的石墨烯复合铝基材料铸件的成型方法。

技术领域

本发明涉及一种石墨烯复合铝基材料铸件的成型方法，属有色金属复合材料铸造成型技术领域。

背景技术

石墨烯具有优异的力学性能和独特的结构特点，将其加入铝合金基体中，可以起到载荷传递的作用；且石墨烯作为异质形核，可有效细化晶粒组织；同时石墨烯可以阻碍基体内部的位错运动，使位错围绕石墨烯集中分布，从而提高复合材料的屈服强度。因此，石墨烯的添加有望大幅度提高铝合金基体的力学性能。

当前石墨烯复合铝基材料的制备方法主要有搅拌摩擦法、粉末冶金法、热压烧结法和熔体浸渗法等。搅拌摩擦法制备效率低、石墨烯分散效果差，且需经过多次搅拌摩擦加工，才能在局部区域获得铝基材料；粉末冶金法可实现石墨烯在基体中较为均匀的分散，但所制备的铝基材料内部存在较多的孔隙及裂纹，石墨烯与基体的结合性能差；热压烧结法可以制得致密度高的铝基材料，但制备过程复杂，设备成本高、能耗大；熔体浸渗法所制备的铝基材料中石墨烯易团聚，易生成脆性的碳化物，造成铝基材料力学性能下降。同时，以上方法可以制备得到石墨烯复合铝基材料，但是很难直接成型形状复杂的产品，因此，有必要开发石墨烯复合铝基材料铸件的新型成型方法。

发明内容

发明目的

本发明的目的是针对背景技术的不足，经杆状铝合金颗粒表面处理制备混合颗粒、高温压制、半固态熔炼、直接挤压铸造成型，制备出石墨烯复合铝基材料铸件。

技术方案

本发明使用的化学物质材料为：铝合金锭、石墨烯、聚乙烯醇、去离子水、无水乙醇、硅藻土脱模剂，其组合准备用量如下：以克、毫升为计量单位

铝合金锭：ZL101 固态块体 5000g±1g

石墨烯 固态粉体 15g±0.1g

聚乙烯醇：[C₂H₄O]_n 固态粉体 540g±10g

去离子水：H₂O 液态液体 51000mL±500mL

无水乙醇：C₂H₅OH 液态液体 2000mL±100mL

硅藻土脱模剂 液态液体 115mL±5mL

制备方法如下：

1）杆状铝合金颗粒表面处理制备混合颗粒

①切制杆状铝合金颗粒

采用金属颗粒切制机将1000g铝合金锭切碎成长度为10mm±1.5mm、横截面等效直径为Φ0.85mm±0.15mm的杆状铝合金颗粒，备用；

②配制聚乙烯醇溶液