[发明专利]一种超细高强单壁碳纳米管铝基复合材料及其制备方法

说明书

本发明提供一种超细高强单壁碳纳米管铝基复合材料，包括单壁碳纳米管为0.05wt％～0.2wt％，铝基体为99.8wt％～99.95wt％；其铝基体为铝合金的预合金粉，并通过称取单壁碳纳米管和铝基体原料在超声波分散混合均匀进行混合，经过压制、热压烧结和热挤压加工得到超细高强铝基复合材料；其低温预烧结导致铝合金颗粒不会长大，再经过挤压进一步提高致密度和强度，改善了碳纳米管分布的均匀性而具有优异的综合性能。

技术领域

本发明涉及铝基复合材料技术领域，特别涉及一种超细高强单壁碳纳米管铝基复合材料，以及该复合材料的制备方法。

背景技术

在增强基复合材料技术领域，铝合金基复合材料具有比强度和比模量高，热膨胀系数低，高温性能好的特点，且兼具有良好的耐疲劳性和耐磨性；同时铝合金基复合材料基体选择范围广、材料加工工艺成熟，具有优良的塑性成形性能，同时可热处理性能好，易于加工制备。已成为航空、航天及其他尖端技术部门研究发展的高性能材料的一个重要方向，也是近年来国内外新材料研究的热点之一。通过对铝合金基复合材料基体和增强相成分、含量、分布的优化设计，可以组合出特定的力学性能和物理性能，以满足不同产品性能的需求。

变形铝合金7075铝合金作为一种典型的Al-Zn-Mg-Cu系强化型铝合金，具有比重小、强度高、加工性能好等特点，被广泛应用于航空航天等领域。该铝合金含有1％～8％的Zn元素和少量的Mg、Cr或Cu元素，为可热处理强化铝合金。可以通过时效后析出大量弥散强化相使合金得到强。挤压是一种典型的铝合金材料生产方法，已经被广泛用于生产铝合金管、棒、型、线材。挤压生产具有工艺灵活、操作简单、生产率高、材料受三向压应力有利于成形等优点。其7075铝合金可以作为高强铝基复合材料的基体，且单壁碳纳米管具有优异的力学性能，可以提高材料强度。但是，如何选择具体的材料配比、挤压过程也存在挤压比不能过大、挤压中变形不均匀等缺点。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种超细高强单壁碳纳米管铝基复合材料，其单壁碳纳米管作为增强相对7075铝基材料起增强作用，该复合材料通过热压烧结、热挤压加工的制备方法，从而形成超细高强单壁碳纳米管铝基复合材料；该方法为制备高性能铝基复合材料提供了一种性能稳定，工艺可控，可实现工业化的新方法和新思路。

为了实现上述目的，本发明提供一种超细高强单壁碳纳米管铝基复合材料，包括：

单壁碳纳米管为0.05wt％～0.2wt％，铝基体为99.8wt％～99.95wt％；

其中，所述铝基体为7075铝合金，所述7075铝合金为预合金粉。

所述预合金粉7075铝合金组分为：Si：≤0.4wt％；Zn：5.1～6.1wt％；Cu：1.2～2.0wt％；Mg：2.1～2.9wt％；Cr：0.18～0.28wt％；Mn：≤0.3wt％；Fe：≤0.5wt％；余量为Al。

为了实现上述目的，本发明还提供制备该超细高强单壁碳纳米管铝基复合材料的制备方法，该制备方法包括以下步骤：

S1原料混合，分别称取单壁碳纳米管为0.05wt％～0.2wt％，铝基体预合金粉为99.8wt％～99.95wt％为原料；将所述单壁碳纳米管和铝基体原料在超声波分散混合均匀，得到混合粉末；

S2热压烧结，将步骤S1混合均匀的混合粉末进行压制和低温真空烧结，得到7075铝基复合材料的胚体；

S3热挤压加工，将步骤S2得到的铝基复合材料胚体铝基复合材料胚体进行热挤压，得到超细高强铝基复合材料。

优选的，步骤S1所述预合金粉的粒度选取范围为5微米～50微米；

优选的，步骤S1中所述超声波的分散时间为60min～120min。