The invention provides a preparation method of high strength and wear-resistant aluminum alloy with three-dimensional graphene network structure, (1) adding aluminum-based powder and high-purity graphite ball simultaneously into three-dimensional vibrating mixer for three-dimensional vibrating powder mixing, (2) discharging plasma activation and densification sintering of the powder after three-dimensional vibrating powder mixing, and accomplishing three steps through the above steps. The method of the present invention is easy to operate and can produce friction and shear force between aluminum-based powder and high-purity graphite sphere by three-dimensional vibrating mixing powder. The high-purity graphite sphere is mechanically peeled off while the peeled single-layer or few-layer graphene is uniformly coated on the aluminum-based powder. The aluminium alloy block has a continuous three-dimensional graphene network structure, and the graphene and aluminium-based powder matrix are bonded firmly to obtain the mechanical strength and wear resistance. Marked improvement.
【技术实现步骤摘要】
一种三维石墨烯网络结构高强耐磨铝合金的制备方法
本专利技术属于石墨烯增强铝基复合材料制备
,具体涉及一种三维石墨烯网络结构高强耐磨铝合金的制备方法。
技术介绍
因具有密度低、比强度高、耐蚀性能好、延展性优异和加工性能好等优点,铝及其合金材料在航空航天、汽车船舶和机械制造等领域大量地应用,是工业中应用最广泛的一类有色金属结构材料。但随着现代工业技术的飞速发展,普通铝合金已不能满足各领域对材料性能的要求。因此,人们开始研究铝基复合材料的制备与应用,通过在铝基体中添加颗粒、纤维等增强相来提高材料的性能。石墨烯由于其优异的力学性能和物理性能,一经发现就成为了各个领域研究的热门材料,在众多领域内有着巨大的应用潜力。尤其是石墨烯具有优异的力学性能,是提高复合材料强度的理想增强相。同时,由于石墨烯是构建最常用的固体润滑剂—石墨的基本单元,拥有比石墨更低的摩擦系数,表现出良好的润滑性,所以也可用于耐磨减损材料及润滑剂的制备。因此,将石墨烯添加到纯铝或铝合金基体中,制备出机械强度及耐摩擦磨损性能优异的石墨烯增强铝基复合材料已经受到越来越多研究者的关注。然而,由于石墨烯层与层之间强烈的π-π作用力和疏水作用力使得其极易团聚,并且因为铝合金基体和石墨烯之间的密度差距较大,为石墨烯的制备及其在铝合金基体中的均匀分散带来了很大困难。同时,由于石墨烯与铝合金基体之间的润湿性较差,导致两者界面结合的作用力也比较弱。因此,实现石墨烯改性的铝基复合材料的工业化制备及其商业应用仍面临巨大挑战。放电等离子烧结具有烧结温度低、升温速率快、材料致密度高等优点,能抑制晶粒长大、细化材料晶粒,且 ...
【技术保护点】
1.一种三维石墨烯网络结构高强耐磨铝合金的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1:①称取质量为m的铝基粉末与高纯石墨球加入三维振动混粉机中,利用三维振动混粉机对铝基粉末与高纯石墨球的混合物进行三维振动混粉,通过三维振动混粉使铝基粉末与高纯石墨球间产生摩擦力与剪切力,对高纯石墨球进行机械剥离的同时使剥离下来的单层或少层石墨烯均匀包覆在铝基粉末上;铝基粉末与高纯石墨球的初始加入量之比为0.1:1~10:1,振动频率为5~20Hz,混粉时间为0.5h~50h;②混粉结束后,将高纯石墨球取出,称量高纯石墨球的质量,通过调整三维振动混粉的振动频率和混粉时间来控制高纯石墨加入量m0,其中,m和m0的定量关系按照所需包覆石墨烯层数的要求利用比表面积进行定量计算;步骤2:将三维振动混粉后的粉体加入到模具中,置入活化烧结炉中进行活化及致密化烧结,烧结温度为490~560℃,升温速率为20~100℃/min,烧结压力为25~40MPa,保温时间为5~30min,烧结结束即得到三维石墨烯网络结构高强耐磨铝合金;制备的三维石墨烯网络结构高强耐磨铝合金材料内部石墨烯相互交错连接形成连续三维网络结构,使得其机 ...
【技术特征摘要】
1.一种三维石墨烯网络结构高强耐磨铝合金的制备方法,其特征在于:包括如下步骤:步骤1:①称取质量为m的铝基粉末与高纯石墨球加入三维振动混粉机中,利用三维振动混粉机对铝基粉末与高纯石墨球的混合物进行三维振动混粉,通过三维振动混粉使铝基粉末与高纯石墨球间产生摩擦力与剪切力,对高纯石墨球进行机械剥离的同时使剥离下来的单层或少层石墨烯均匀包覆在铝基粉末上;铝基粉末与高纯石墨球的初始加入量之比为0.1:1~10:1,振动频率为5~20Hz,混粉时间为0.5h~50h;②混粉结束后,将高纯石墨球取出,称量高纯石墨球的质量,通过调整三维振动混粉的振动频率和混粉时间来控制高纯石墨加入量m0,其中,m和m0的定量关系按照所需包覆石墨烯层数的要求利用比表面积进行定量计算;步骤2:将三维振动混粉后的粉体加入到模具中,置入活化烧结炉中进行活化及致密化烧结,烧结温度为490~560℃,升温速率为20~100℃/min,烧结压力为25~40MPa,保温时间为5~30min,烧结结束即得到三维石墨烯网络结构高强耐磨铝合金;制备的三维石墨烯网络结构高强耐磨铝合金材料内部石墨烯相互交错连接形成连续三维网络结构,...
【专利技术属性】
技术研发人员:刘马宝,马栓,石蓝,李昂,周仕琪,
申请(专利权)人:西安交通大学,
类型:发明
国别省市:陕西,61
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