[发明专利]一种石墨烯和稀土复合增强铝合金半固态浆料的制备方法

权利要求书

1.一种石墨烯和稀土复合增强铝合金半固态浆料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）将石墨烯与铝粉利用超声分散混合得到混合液；具体为将石墨烯纳米片与无水乙醇按每100ml乙醇中混入2.5g-3.5g石墨烯纳米片进行混合，然后放入超声清洗仪中超声分散处理100-150min，将铝粉与无水乙醇按每150ml乙醇中混入46.5g-47.5g铝粉进行机械搅拌混合100-150min，搅拌速度为100-120r/min，向超声分散处理后的石墨烯纳米片乙醇分散液中均匀倒入铝粉乙醇混合液继续保持同功率、频率超声分散处理和同搅拌速度搅拌60-80min得到混合液；

2）将混合液在恒温加热磁力搅拌器作用下进行磁力搅拌，搅拌后放入真空干燥箱内烘干，烘干后的粉末放入真空热压烧结炉中烧结得到铝石墨烯中间预制块，将预制块和铝钇中间合金切成小颗粒并用铝箔纸包覆后备用；

3）将Al-Si-Cu基体合金切成小块后放入石墨坩埚中，将坩埚放至电阻炉加热至740-760℃、保温25-30min将基体合金全部熔化，然后往坩埚中分批加入铝钇中间合金小颗粒，保温20-25min后升温至780-800℃，随后朝不同角度往坩埚中分批加入铝石墨烯中间预制块小颗粒，加入预制块的同时施加高能超声，之后将熔体温度迅速降至585-600℃得到半固态浆料；

4）对步骤3）所述半固态浆料施加二次超声，超声时间为60-90s，结束后马上将二次超声所得浆料进行水淬，制得晶粒细小的半固态组织；

步骤2）所述烧结温度为400-430℃，热压压强为40-60MPa，保压时间为2-3h，烧结后得到铝石墨烯中间预制块，其中石墨烯质量百分比为5%-7%，余量为铝；

步骤3）所述高能超声操作方法为将超声变幅杆探头伸入熔体中3-5mm，超声功率为2.1-2.8kW，超声频率为18-22kHz，时间为10-15min，超声过程中每隔2-3min移动超声变幅杆在坩埚中的水平位置；整个超声过程全程充入氩气予以保护。

2.根据权利要求1所述一种石墨烯和稀土复合增强铝合金半固态浆料的制备方法，其特征在于，步骤1）所述石墨烯纳米片为厚度4-20nm、微片大小5-10μm、层数小于20的石墨烯纳米片，所述铝粉纯度≥99.5%，粒度为200-300目；所述超声分散处理超声功率为400-480W，频率为35-45kHz。

3.根据权利要求1所述一种石墨烯和稀土复合增强铝合金半固态浆料的制备方法，其特征在于，步骤2）所述磁力搅拌加热温度为45-55℃，搅拌速度为1500-2000r/min；

为避免铝粉与石墨烯出现分层现象，磁力搅拌需一直保持直至铝石墨烯乙醇混合液呈糊状时才停止。

4.根据权利要求1所述一种石墨烯和稀土复合增强铝合金半固态浆料的制备方法，其特征在于，步骤2）所述铝钇中间合金中稀土钇的质量百分比为8%-10%，余量为铝。

5.根据权利要求1所述一种石墨烯和稀土复合增强铝合金半固态浆料的制备方法，其特征在于，步骤3）所述Al-Si-Cu基体合金其各元素按质量百分比包括：硅9.5%-11.0%，铜2.5%-3.0%，余量为铝。

6.根据权利要求1所述一种石墨烯和稀土复合增强铝合金半固态浆料的制备方法，其特征在于，步骤3）所述加入铝钇中间合金其中稀土钇的加入量占合金熔体总重量的0.3-0.5wt%；所述加入铝石墨烯中间预制块小颗粒其中石墨烯的加入量占合金熔体总重量的0.4-0.5wt%。

7.根据权利要求1所述一种石墨烯和稀土复合增强铝合金半固态浆料的制备方法，其特征在于，步骤4）所述二次超声除时间外其他参数与步骤3）超声一致；所述水淬温度为20-30℃，水淬后还需放入真空干燥箱在40-50℃进行烘干。