[发明专利]碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，属于铝基复合材料的制备技术。该方法首先以钴为催化剂采用化学气相沉积法获得碳纳米管均匀分散在铝粉表面的复合粉末，进而采用球磨法实现碳纳米管深入铝粉基体内部，然后采用压制烧结或者热压法将复合粉末致密化处理得块体材料，最后通过热挤压成型得到碳纳米管增强铝基复合材料。本发明的优点，充分的发挥了碳纳米管在铝颗粒间的桥接作用，增强了碳纳米管与铝基体间的界面结合；并且采用的球磨时间相对较短，避免了球磨过程对碳纳米管结构的破坏。采用该方法制备的复合材料其机械性能较纯铝基体有大幅提升，具有广阔的工业应用前景。

主权项

一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于包括以下过程：1）化学气相沉积法制备碳纳米管和铝的复合粉末将六水合硝酸钴或四水合乙酸钴与铝粉按质量比0.004～0.4:1加入无水乙醇中，其中无水乙醇的质量用量为铝粉质量3～50倍，然后在温度30～80℃下持续搅拌，直至无水乙醇被完全挥发掉；得到的粉末在60～150℃干燥后，将粉末放置于管式炉恒温区，在氮气或者氩气保护下在温度200～500℃煅烧1～5小时后，以流速50～600ml/min通入氢气在温度250～500℃还原1～5小时制得钴/铝催化剂粉末；将钴/铝催化剂粉末在温度400～700℃通入碳源气体与载气的混合气进行0.1～5小时的催化裂解反应，其中碳源气体为乙炔或者乙烯，载气为氩气、氮气、氢气、氢气+氩气和氢气+氮气之中的一种气体，碳源气与载气的体积比为1：（1～20），催化裂解反应后在氩气或氮气的保护下冷却至室温，得到碳纳米管和铝的复合粉末；2）机械球磨碳纳米管和铝的复合粉末将步骤1）制得的碳纳米管和铝的复合粉末与钢球一起放置于球磨罐中，添加占复合粉末的质量比为0～3%的过程控制剂硬脂酸，将球磨罐抽真空后充满氩气或者氮气的保护气进行球磨。球磨的条件为：复合粉末和钢球的质量比为1：（5～20），球磨转速为200～600转/分，球磨时间为0.5～10小时；3）制备碳纳米管增强铝基复合材料(a) 将步骤2）球磨后制得的碳纳米管和铝的复合粉末，在室温和压力300～800MPa下压制成块体，然后将块体在400～700℃下烧结0.5～6小时；(b) 或将步骤2）球磨后制得的碳纳米管和铝的复合粉末，抽真空后升温至400～650℃，在50～400MPa的压力下真空热压0.5～6小时得块体材料；采用(a)或者(b)其中一种致密化处理方法制得的碳纳米管和铝的块体材料在温度350～650℃下以（4～25）:1的挤压比进行挤压制得碳纳米管增强铝基复合材料块体。