一种氧化石墨烯增强镁基复合材料及其制作方法技术

本发明专利技术提供了一种氧化石墨烯增强镁基复合材料及其制作方法，涉及材料技术领域。包括以下步骤：将氧化石墨进行超声波分散处理，得到氧化石墨烯分散体；将氧化石墨烯分散体与溶剂、镁屑混合，然后在0.08～0.098MPa、35～100℃下进行干燥，得到屑状复合材料；其中，溶剂选自酒精、水、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种，氧化石墨、溶剂、镁屑的用量比为0.25～0.30g：200mL：89.60～89.80g；将屑状复合材料加热至250～350℃并保温10～20min，再压制成型。本发明专利技术提供的氧化石墨烯增强镁基复合材料的制作方法工艺简单、成本低、镁废屑的回收利用率高。

【技术实现步骤摘要】
一种氧化石墨烯增强镁基复合材料及其制作方法
本专利技术涉及材料
，具体而言，涉及一种氧化石墨烯增强镁基复合材料及其制作方法。
技术介绍
随着镁合金的广泛应用，在镁合金的机械加工过程中和镁合金使用后会产生大量废料，而镁合金的废料回收利用已经成为镁工业发展的战略重点。精炼重熔为目前镁合金废料回收的主要方法，但该方法成本高，会产生有害气体，也会加重对环境的污染，而且镁合金屑、粉的比表面积大，容易氧化和烧损，在精炼重熔过程中回收率非常低，甚至可能存在燃烧爆炸的危险，所以精炼重熔的方法不适用于机加工过程中产生的镁屑(镁废屑)的回收利用。另外，镁合金室温力学性能比较低，很大程度上限制了其推广应用，因此迫切需要选择合适且可提高该合金的力学性能的镁屑回收方法。在提高镁合金的力学性能方面，科研人员从晶粒细化、改善合金化基础等多角度进行了很多尝试，其中之一是将石墨烯与镁合金复合制备复合材料，其充分利用了石墨烯良好的强度和硬度，在材料力学性能提高方面取得了较好的成果。研究结果表明，适量石墨烯的引入可使材料的硬度和拉伸性能得到明显提高，如此，扩展了材料的研究方向和应用领域。所以，现有技术中，主要通过球磨机处理镁屑和石墨烯，制得复合粉体再进行烧结，来制备氧化石墨烯增强镁基复合材料，以实现得到可提高材料力学性能的镁屑回收方法的目的。但利用该方法进行制备，主要存在石墨烯与金属基体的界面关系不明确，石墨烯在金属基体中的形貌和分散均匀性难以控制的缺点，严重影响了氧化石墨烯增强镁基复合材料的性质，而且该方法工艺复杂、制备成本高、易造成环境污染，且其中的氧化石墨烯与镁屑的结合度也差。专利
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种氧化石墨烯增强镁基复合材料的制作方法，此制作方法工艺简单、成本低、镁废屑的回收利用率高。本专利技术的另一目的在于提供一种氧化石墨烯增强镁基复合材料，其综合性能较好，氧化石墨烯与镁屑的结合度也好。本专利技术解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的：一种氧化石墨烯增强镁基复合材料的制作方法，包括以下步骤：将氧化石墨进行超声波分散处理，得到氧化石墨烯分散体；将氧化石墨烯分散体与溶剂、镁屑混合，然后在0.08～0.098MPa、35～100℃下进行干燥，得到屑状复合材料；其中，溶剂选自酒精、水、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种，氧化石墨、溶剂、镁屑的用量比为0.25～0.30g：200mL：89.60～89.80g；将屑状复合材料加热至250～350℃并保温10～20min，再压制成型。优选地，在本专利技术较佳实施例中，将氧化石墨进行超声波分散处理时，是将氧化石墨与水按照0.25～0.30g：50～100mL的用量比混合，在20～40KHz下超声波分散处理10～20min。优选地，在本专利技术较佳实施例中，在得到氧化石墨烯分散体之后，在将氧化石墨烯分散体与溶剂、镁屑混合之前，还包括：将氧化石墨烯分散体装入密封容器中备用。优选地，在本专利技术较佳实施例中，将氧化石墨烯分散体与溶剂、镁屑混合具体为：将氧化石墨烯分散体与溶剂混合，然后在20～40KHz下超声波分散处理20～30min，得到混合处理液；将镁屑与混合处理液混合，机械搅拌3～10min后在20～40KHz下超声波分散处理20～30min。优选地，在本专利技术较佳实施例中，镁屑为经过超声清洗的镁屑，超声清洗包括：在20～40KHz下超声清洗10～20min。优选地，在本专利技术较佳实施例中，将屑状复合材料加热至250～350℃并保温10～20min，再压制成型，具体为：将屑状复合材料装入挤压装置，然后将挤压装置加热至250～350℃并保温10～20min，再利用挤压装置压制成型，得到压坯。优选地，在本专利技术较佳实施例中，在压制成型之后，还包括：对压坯进行热挤压和等径角挤压。优选地，在本专利技术较佳实施例中，热挤压的挤压比为24～26：1，等径角挤压的挤压两交角为90度，挤压速度为0.5～0.6mm/s，挤压道次为1道次。优选地，在本专利技术较佳实施例中，酒精为纯度在99.9％以上的酒精。另外，一种氧化石墨烯增强镁基复合材料，是通过上述的氧化石墨烯增强镁基复合材料的制作方法制得。相对于现有技术，本专利技术包括以下有益效果：本专利技术是将氧化石墨烯分散体与溶剂、镁屑混合干燥，得到氧化石墨烯包覆镁屑的氧化石墨烯增强镁基复合材料。与传统的采用球磨机制得复合粉体再进行烧结制备氧化石墨烯镁基复合材料的方法相比，本专利技术提供的方法工艺简单，成本低，氧化石墨烯与镁屑结合度高，而且氧化石墨烯的含量也容易控制，镁屑极少的暴露在空气中，如此，就降低了镁屑发生氧化的概率，提高了镁屑(镁废屑)的回收利用率，促进了镁工业的可持续发展。本专利技术提供的制作方法制得的氧化石墨烯增强镁基复合材料与市售的镁合金相比，20℃的抗拉强度提高了105％以上，磨损体积减少了89％以上。附图说明为了更清楚的说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是本专利技术实施例三提供的利用挤压装置进行挤压的状态剖视图。其中，附图标记汇总如下：图标：100-挤压装置；101-冲头；102-挤压模具；103-套筒；104-挤出模具；105-压坯。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市售购买获得的常规产品。下面对本专利技术实施例的氧化石墨烯增强镁基复合材料及其制作方法进行具体说明。氧化石墨烯增强镁基复合材料的制作方法包括步骤S1：将氧化石墨进行超声波分散处理，得到氧化石墨烯分散体。进行超声波分散处理时，是将氧化石墨与水按照0.25～0.30g：50～100mL的用量比混合，在20～40KHz下超声波分散处理10～20min，如此，获得单层或少层的含有大量官能团的氧化石墨烯。得到氧化石墨烯分散体之后，可以将氧化石墨烯分散体装入密封容器中备用。如此，以在使用氧化石墨烯分散体之前，防止其中的水分挥发。氧化石墨烯增强镁基复合材料的制作方法还包括步骤S2：将氧化石墨烯分散体与溶剂、镁屑混合，然后在0.08～0.098MPa、35～100℃下进行干燥，得到屑状复合材料；其中，溶剂选自酒精、水、十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)中的一种或多种，氧化石墨、溶剂、镁屑的用量比为0.25～0.30g：200mL：89.60～89.80g。其中，若溶剂选用酒精时，则酒精为纯度在99.9％以上的酒精，优选纯度在99.99％以上的分析酒精。而镁屑在使用之前，可以先在20～40KHz下超声清洗10～20min，以去除镁屑中的杂质，得到较纯净的镁屑。操作时，可以往溶剂中加入氧化石墨烯分散体混合，然后在20～40KHz下超声波分散处理20～30min，使氧化石墨烯分散均匀，得到混合处理液；将镁屑加入得到的混合处理液中进行混合，机械搅拌3～10min后在20～40KHz下超声波分散处理20～30min，使镁屑与氧化石墨烯混合均匀，不产生本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种氧化石墨烯增强镁基复合材料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：将氧化石墨进行超声波分散处理，得到氧化石墨烯分散体；将所述氧化石墨烯分散体与溶剂、镁屑混合，然后在0.08～0.098MPa、35～100℃下进行干燥，得到屑状复合材料；其中，所述溶剂选自酒精、水、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种，所述氧化石墨、所述溶剂、所述镁屑的用量比为0.25～0.30g：200mL：89.60～89.80g；将所述屑状复合材料加热至250～350℃并保温10～20min，再压制成型。

【技术特征摘要】
1.一种氧化石墨烯增强镁基复合材料的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：将氧化石墨进行超声波分散处理，得到氧化石墨烯分散体；将所述氧化石墨烯分散体与溶剂、镁屑混合，然后在0.08～0.098MPa、35～100℃下进行干燥，得到屑状复合材料；其中，所述溶剂选自酒精、水、十六烷基三甲基溴化铵中的一种或多种，所述氧化石墨、所述溶剂、所述镁屑的用量比为0.25～0.30g：200mL：89.60～89.80g；将所述屑状复合材料加热至250～350℃并保温10～20min，再压制成型。2.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强镁基复合材料的制作方法，其特征在于，将氧化石墨进行超声波分散处理时，是将氧化石墨与水按照0.25～0.30g：50～100mL的用量比混合，在20～40KHz下超声波分散处理10～20min。3.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强镁基复合材料的制作方法，其特征在于，在得到氧化石墨烯分散体之后，在将所述氧化石墨烯分散体与溶剂、镁屑混合之前，还包括：将所述氧化石墨烯分散体装入密封容器中备用。4.根据权利要求1所述的氧化石墨烯增强镁基复合材料的制作方法，其特征在于，将所述氧化石墨烯分散体与溶剂、镁屑混合具体为：将所述氧化石墨烯分散体与所述溶剂混合，然后在20～40KHz下超声波分散处理20～30min，得到混合处理...

【专利技术属性】
技术研发人员：吉泽升，杨钊，许红雨，胡茂良，
申请(专利权)人：哈尔滨理工大学，哈尔滨吉星机械工程有限公司，
类型：发明
国别省市：黑龙江,23