[发明专利]一种制备低热膨胀率铝合金复合材料的方法及其应用

说明书

一种低热膨胀率铝合金复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：S1:将石墨蠕虫或纳米碳粉体与有机溶剂装入密闭水冷压力反应釜中进行混合、分散，制得纳米碳浆料；S2：在密闭热水压力反应釜中，将步骤S1得到的纳米碳浆料中加入有机硅树脂，搅拌混合均匀，制得纳米碳复合浆料；S3：将纳米碳复合浆料在真空状态下干燥、烧结，制得纳米碳复合粉；S4：以铝粉、碳化硅粉、硅粉、镁粉、纳米碳复合粉为原料粉体，分散于无水乙醇溶液中，混合并球磨成为片状，制得铝箔浆料；S5：将铝箔浆料过滤，回收溶剂，真空干燥，制得低热膨胀率铝合金复合材料。本发明提出的一种低热膨胀率的铝合金复合材料的制备方法，工艺简单，生产效率高，适合工业化生产。

技术领域

本发明属于铝合金复合材料技术领域，更具体地，本发明涉及一种制备低热膨胀率铝合金复合材料的方法及其应用。

背景技术

铝合金是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料，铸造铝合金具有良好的铸造性能，可以制成形状复杂的零件，不需要庞大的附加设备，具有节约金属、降低成本等优点，在航空、航天、汽车、机械制造、船舶等工业中已大量应用。

纳米碳具有超强的模量、强度、导电性、导热和低热膨胀性，是一种理想的铝合金的增强相，添加1％左右纳米碳可以显著提升铝合金的机械性能，提高纳米碳在铝合金中的含量是实现性能增强的可选途径。

金属粉体可以通过各种方法制备复杂形状和各种尺寸的零部件，包括铸造、粉末冶金和挤压成形等，所以可以采用纳米碳铝合金粉体原料作为铝合金零部件的生产方式。

中国专利文献上公开了“一种石墨烯复合铝合金的制备方法”，其公告号为CN108359831A，该发明通过将石墨烯与铝合金粉末在球磨中进行研磨，改善了石墨烯的润湿性，石墨烯较快地在金属溶液中达到均匀分布，所得到的石墨烯铝合金型材的热导率得到较大改善，提高了石墨烯复合铝合金材料的强度、韧性等。但是，该发明研磨过程中纳米碳易氧化，生成的氧化物使铝合金材料的微观组织不致密，对铝合金材料性能造成不利影响。

发明内容

本发明为了克服铝合金复合材料制备中纳米碳易氧化的问题，提供了一种工艺简单、可较快速制备低热膨胀率铝合金复合材料的方法。

本发明提供的具体解决方案包括如下步骤：

S1:将石墨蠕虫或纳米碳粉体与有机溶剂装入密闭水冷压力反应釜中进行混合、分散，制得纳米碳浆料；

S2：在密闭热水压力反应釜中，将步骤S1得到的纳米碳浆料中加入有机硅树脂，搅拌混合均匀，制得纳米碳复合浆料；

S3：将纳米碳复合浆料在真空状态下干燥、烧结，制得纳米碳复合粉；

S4：以铝粉、碳化硅粉、硅粉、镁粉、纳米碳复合粉为原料粉体，分散于无水乙醇溶液中，混合并球磨成为片状，制得铝箔浆料；

S5：将铝箔浆料过滤，回收溶剂，真空干燥，制得低热膨胀率高导热铝合金复合材料。

进一步地，所述步骤S1中的石墨蠕虫的比表面积大于40m²/g；所述石墨蠕虫由可膨胀石墨加热至400～1100℃膨胀后得到；所述可膨胀石墨的膨胀倍数大于200；所述混合、分散的剪切速度≥9000转/秒。

进一步地，所述步骤S1中石墨蠕虫或纳米碳粉体与有机溶剂的质量比为(1～25)：100；所述有机溶剂由甲基异丁酮、二甲基甲醇、三乙醇胺按照质量比(2～40)：(5～60)：(4～30)配制而成。

进一步地，所述步骤S1中的纳米碳浆料的平均粒径小于40μm。

进一步地，所述步骤S2中纳米碳浆料与有机硅树脂的质量比为100：(1～30)；所述有机硅树脂由正硅酸乙酯、无水乙醇、二丁基二月桂酸按照质量比(1～40)：(2～40)：(3～30)配制而成；