[发明专利]一种双模结构石墨烯增强铝基复合材料的制备方法

权利要求书

1.一种双模结构石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：双模结构石墨烯增强铝基复合材料的制备方法按以下步骤进行：

一、称料

按质量分数称取1.2~1.8%的氧化石墨烯和98.2~98.8%铝金属粉末作为原料；

二、三维石墨烯的制备与分散

将步骤一称取的氧化石墨烯加入到蒸馏水进行超声分散，得到氧化石墨烯分散液；在磁力搅拌条件下向氧化石墨烯分散液中加入抗坏血酸溶液，得到石墨烯胶体，将石墨烯胶体进行真空冻干，得到三维石墨烯骨架；将三维石墨烯骨架和步骤一称取的铝金属粉末混合后进行球磨，得到混合粉末；

三、双模结构石墨烯增强铝基复合材料铸锭的制备

将步骤二所得的混合粉末装入模具中进行冷压处理，得到复合材料预制体，然后采用压力浸渗工艺进行制备双模结构石墨烯增强铝基复合材料铸锭；

四、将步骤三中得到的双模结构石墨烯增强铝基复合材料铸锭进行热变形处理；

五、将步骤四中得到的铸锭进行热处理，即完成，所得复合材料中存在含有三维石墨烯的区域和不含三维石墨烯的区域，在提升材料强度的同时，也能保证材料的韧性。

2.根据权利要求1所述的双模结构石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一所述氧化石墨烯的平均片径为2μm~5μm，平均厚度为5~10nm；步骤一所述铝金属粉末的平均粒径为10~30μm。

3.根据权利要求1所述的双模结构石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤一所述铝金属粉末的材质为Al-Mg-Si合金、Al-Cu-Mg合金、Al-Cu-Mn-Mg合金、Al-Mn-Si-Cu合金、Al-Si-Mg-Be合金中的一种；所述Al- Mg-Si合金中Mg为0.45～4.8%，Si为4.5～6.5%，Cu为0.6～0.8%；Al-Cu-Mg合金中Cu为1.5~4.5%，Mg为0.3~3.8%；Al-Cu-Mn-Mg合金中Cu为3.8~4.9%，Mn为0.3~9%，Mg为1.5~1.8%；Al-Mn-Si-Cu合金中Mn为4.2~5.6%，Cu为0.6~0.8%，Fe为0.1~1.0%,Si为7.0~12%,Ti为0.1~1.0%；Al-Si-Mg-Be合金中Si为4.5~8.0%，Mg为0.4~1.5%，Ti为0.15~0.25%，Be为0.15~0.25%。

4.根据权利要求1所述的双模结构石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤二所述抗坏血酸溶液和氧化石墨烯分散液的体积比范围为1:（5~10）；步骤二所述氧化石墨烯分散液的浓度为1~2g/L；所述抗坏血酸溶液的浓度为10~20g/L。

5.根据权利要求1所述的双模结构石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤二所述真空冻干工艺为：在真空度小于5×10^-4Pa条件下进行，冻干温度为-50℃～-10℃，冻干时间为48h；

步骤二所述超声分散时间为120min；所述磁力搅拌转速为120~150rpm，时间为2~2.5h。

6.根据权利要求1所述的双模结构石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤二所述球磨工艺为：球磨在行星式球磨机中进行，球料比为(5~10):1，采用变速球磨的方式：首先以50~100rpm的转速球磨1~2.5h；再以200~300rpm的转速球磨3~5h。

7.根据权利要求1所述的双模结构石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：步骤三所述冷压处理的工艺为：以0.1~0.3mm/min的加压速度加压至10~50MPa并保压15~20min。