[发明专利]在硅微粉表面原位生长碳纳米管增强铝基复合材料的方法

摘要

本发明涉及一种在硅微粉表面原位生长碳纳米管增强铝基复合材料的方法，包括以下过程：用聚乙烯醇水溶液表面改性处理硅微粉；在改性的硅微粉表面负载催化剂前驱体；利用原位化学气相沉积工艺在硅微粉表面生长碳纳米管；硅‑碳纳米管/铝复合粉末的制备；硅‑碳纳米管/铝复合材料块体的压制‑烧结成型；硅‑碳纳米管/铝复合材料块体的挤压变形处理。采用该方法制备的硅‑碳纳米管/铝复合材料，以硅微粉作为中间载体，为碳纳米管的生长提供了惰性的表面，提高了碳纳米管的生长质量和结构完整性，在显著提升材料抗拉强度的同时塑韧性得到很好的保持。

主权项

1.一种在硅微粉表面原位生长碳纳米管增强铝基复合材料的方法，包括以下过程：(1)用聚乙烯醇水溶液表面改性处理硅微粉：将～5μm的硅微粉加入到适量的0.5wt.％的聚乙烯醇水溶液，超声、磁力搅拌2h，然后抽滤、洗涤，烘干备用。(2)在改性的硅微粉表面负载催化剂前驱体：将粒径～5μm的改性的硅微球和六水合硝酸钴[Co(NO3)·6H2O]按照质量比5：(0.25～1)溶解于无水乙醇中，在65℃恒温持续磁力搅拌直至蒸干无水乙醇，然后将蒸干的负载催化剂前驱体的硅微粉置于80℃的烘箱中，烘干2h；(3)利用原位化学气相沉积工艺在硅微粉表面生长碳纳米管：将步骤(2)制得的负载催化剂前驱体的硅微粉在管式炉中氢气气氛下还原获得钴/硅粉末，还原温度为450℃；随后升温到900℃，通入氢气、氩气、甲烷的混合气体反应，在硅微粉表面生长碳纳米管，最后在氩气气氛的保护下冷却到室温；(4)硅‑碳纳米管/铝复合粉末的制备：将步骤(3)中原位生长碳纳米管的硅微粉和粒径～40μm的球形铝粉按照质量比为1:19进行球磨复合，得到硅‑碳纳米管/铝复合粉末；(5)硅‑碳纳米管/铝复合材料块体的压制‑烧结成型：将步骤(4)制得的硅‑碳纳米管/铝复合粉末用液压机进行压制成型，然后在管式炉中用氩气作为保护气氛进行烧结，获得硅‑碳纳米管/铝复合材料块体；(6)硅‑碳纳米管/铝复合材料块体的挤压变形处理：将步骤(5)制得的硅‑碳纳米管/铝复合材料块体放入箱式加热炉中加热，然后进行热挤压变形处理，获得挤压态复合材料块体。