[发明专利]一种石墨烯增强AlSi10Mg纳米复合材料制备方法及应用

说明书

本发明公开了一种石墨烯增强AlSi10Mg纳米复合材料制备方法及应用，利用去离子水将氧化石墨烯混合成悬浊液，然后在500‑800℃的高温下，氨气氛围下进行混合，氨气溶入去离子水呈碱性且氨气在高温时会分解为氮气和氢气，氮气作为保护气，氢气作为还原气氛，碱性、高温环境也会加速氧化石墨烯的还原，在高温环境下能够使还原后的石墨烯在AlSi10Mg基体中分布的更均匀，利用氨气在高温环境中的分解能够同步实现还原气氛和保护气氛，比例均匀，制备得到的石墨烯增强AlSi10Mg纳米复合材料氧化石墨烯被还原的很彻底、石墨烯分布更加均匀，利用去离子水率先混合避免了石墨烯的团聚，增强相与基体的界面结合度和润湿性更高、粉末流动性更好。

技术领域

本发明涉及到AlSi10Mg纳米复合材料和金属增材制造领域，具体涉及一种石墨烯增强AlSi10Mg纳米复合材料制备方法及应用。

背景技术

3D打印技术是基于堆积原理，通过材料的逐渐累积来实现制造的技术。它利用计算机将成形零件的3D模型切成一系列一定厚度的“薄片”，然后利用3D打印设备自上而下地制造出每一层薄片左后叠加成形出三维的实体零件。这种技术无需传统的刀具，可以实现传统工艺无法加工的复杂结构的制造。3D打印技术具有不受零件结构和材料限制、周期短、生产工序简单等优点，是前景无限的高新制造技术。

金属增材制造技术在制造方面具有超高自由度，可以实现任意复杂外形结构件的精密化一体化成形。在近年来发展十分迅速，已经成为增材制造中最具代表性的技术。目前在医疗、航空航天等领域都表现出巨大的潜能，在特定应用领域该技术已颠覆了传统加工工艺。金属增材制造技术中的激光选区熔化技术、电子束熔化成形技术、激光金属沉积技术都需要金属粉末作为原材料。所以制备出性能优异的金属粉末材料对发展金属增材制造技术起着至关重要的作用。

目前已经应用于金属增材制造领域的金属粉末已经有很多，例如铝合金粉末、钛合金粉末、镍基高温合金粉末以及不锈钢粉末等等。每一种类型的金属粉末都具有众多系列牌号种类。不同的金属粉末具有各自的优缺点，可以应用于特定的场合。铝合金因其密度低，机械性能优异，还兼具多种特性，已成为军事国防、航空航天等高技术领域不可缺少的轻量化结构材料和功能材料，在航空航天、交通运输等领域具有广泛的应用前景和研究价值。应用SLM技术成形单件或小批量铝合金零件可以大大提高材料利用率、缩短制造周期、降低制造成本。但是随着科技的发展，传统的合金或单质材料已经渐渐无法满足零件的力学性能。故研究一种更加优异的粉末制备方法是现阶段人们关注的热点问题之一。

发明内容

本发明的目的在于提供一种石墨烯增强AlSi10Mg纳米复合材料制备方法及应用，以克服现有技术的不足。

为达到上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种石墨烯增强AlSi10Mg纳米复合材料制备方法，包括以下步骤：

S1，将氧化石墨烯粉末和去离子水混合均匀得到悬浊液A，氧化石墨烯粉末的质量和去离子水的体积比为(1-20mg)：1ml；

S2，将悬浊液A和AlSi10Mg粉末在氨气氛围下混合均匀，混合温度为500-800℃，然后在真空环境下烘干得到石墨烯增强AlSi10Mg纳米复合材料。

进一步的，氧化石墨烯粉末的薄膜层数为1-2层。

进一步的，氧化石墨烯粉末的粒径为0.2-5nm，纯度为99.9％。

进一步的，采用超声震荡的方法将氧化石墨烯粉末和去离子水混合均匀得到氧化石墨烯-去离子水悬浊液。

进一步的，AlSi10Mg粉末粒径为微米级或纳米级。

进一步的，悬浊液A中的氧化石墨烯质量为AlSi10Mg粉末质量的0.3％-0.9％。