本發明涉及一種石墨烯增強鋁基復合材料的制備方法，是針對石墨烯在鋁合金基體中分散不均勻、與基體結合難的情況，采用半固態擠壓鑄造的方法，經在熔煉攪拌氣氛爐熔煉、電磁攪拌、澆注、擠壓鑄造，制成石墨烯增強鋁基復合材料，此制備方法工藝先進，數據精確翔實，工序嚴密，漿料純凈，金相組織致密性好，無縮孔縮松現象，制備的石墨烯增強鋁基復合材料硬度達87HB，抗拉強度達255Mpa，延伸率達8％，致密度達到99.6％，是先進的石墨烯增強鋁基復合材料的制備方法。

技術領域

本發明涉及一種石墨烯增強鋁基復合材料的制備方法，屬于有色金屬復合材料制備及應用的技術領域。

背景技術

石墨烯具有優異的力學性能、熱學性能和電學性能，是制備金屬基納米復合材料最為理想的增強體之一，利用石墨烯的添加制備石墨烯增強鋁基復合材料，可提高鋁基復合材料的綜合性能，從而拓展鋁合金的應用范圍；既可擴展石墨烯的應用范圍，又可為鋁基復合材料工業化生產創造有利條件；但是石墨烯與鋁及其合金的潤濕性差，界面結合力弱，在鋁基體中難以均勻分布，是石墨烯增強鋁基復合材料制備技術中的難題。

如何使石墨烯均勻分散到鋁合金金屬基體中，同時使石墨烯和金屬間形成良好的接觸界面，且不破壞石墨烯的微觀結構，成為技術難題，當前，用石墨烯做增強相制備鋁基復合材料還處于研究階段，其工藝技術還有待進一步提高。

目前，石墨烯增強鋁基復合材料主要是采用粉末冶金的制備方法，這種制備方法成型工藝復雜，設備成本高，只能成型較簡單的零件，且產品的生產周期長；當前，半固態擠壓鑄造是制備石墨烯增強鋁基復合材料的新方法，該技術集半固態成形與擠壓鑄造成形技術于一體，是一種近凈成形工藝，可實現少切削加工，減少零件的結構質量，提高零件性能；半固態擠壓鑄造成型溫度低，可減少石墨烯的燒損，可使石墨烯與鋁合金基體在壓力作用下緊密結合，有利于形成均勻的石墨烯增強復合材料；擠壓鑄造可減少縮孔縮松現象，可使金相組織致密，具有良好的表面質量和力學性能，此技術還在科學研究中。

發明內容

發明目的

本發明的目的是針對背景技術的狀況，以鋁合金為基體，石墨稀為增強增韌劑，經球磨混合，制備半固態漿液，加熱熔煉，澆注，制成石墨烯增強鋁基復合材料。

技術方案

本發明使用的化學物質材料為：石墨烯、鋁合金、無水乙醇、氬氣、氧化鋅，其組合準備用量如下：以克、毫升、厘米³為計量單位

制備方法如下：

(1)鋁合金切塊、制顆粒

稱取鋁合金塊體100g±0.001g，用機械切塊、制顆粒，顆粒直徑≤Φ3mm；

(2)混粉

稱取石墨烯粉體10g±0.001g、鋁合金顆粒100g±0.001g，加入石英容器中，攪拌混合，成石墨烯鋁合金混合顆粒；

(3)球磨

將石墨烯鋁合金混合顆粒置于球磨機的球磨罐內，磨球與石墨烯鋁合金顆粒的體積比為3:1，球磨轉數350r/min，球磨時間30min，球磨后成石墨烯鋁合金混合細粉；

(4)制備鋁合金半固態漿料

鋁合金半固態漿料的制備是在熔煉攪拌氣氛爐內進行的，是在加熱、熔煉、保溫靜置、降溫至固液區間、加入石墨烯鋁合金混合細粉、電磁攪拌過程中完成的；

①打開熔煉攪拌氣氛爐，清理熔煉坩堝內部，并用無水乙醇清洗，使坩堝內部潔凈；

②切制鋁合金塊，稱取鋁合金塊5000g±0.001g，置于鋼制平板上，用機械進行切塊，塊體尺寸≤50mm×50mm×50mm；