A preparation method of in-situ graphene reinforced magnesium matrix composites relates to the preparation of nanocomposites. The invention aims to solve the problem of poor performance of graphene reinforced magnesium matrix composites due to poor wettability of graphene and magnesium alloys, which prevents the enhancement effect of graphene in composites from fully exerting. The invention first melts the base alloy in a crucible, and then passes a certain flow rate of CO2 gas into the semi-solid magnesium alloy melt for a period of time. The mechanical stirring was maintained, and then the semi-solid stirring method was used to make the graphene disperse uniformly in the alloy melt. Then high-energy ultrasound was introduced into the alloy melt to promote the dispersion of graphene. Composite materials were prepared by solidifying the alloy melt in water. Finally, the composites were treated by solution and hot extrusion. Extruded composites were prepared. The invention is applied to the field of nano material synthesis.
【技术实现步骤摘要】
一种原位自生石墨烯增强镁基复合材料的制备方法
本专利技术涉及一种原位自生石墨烯增强镁基复合材料的制备,属于纳米复合材料
技术介绍
石墨烯(Graphene)是一种由碳原子以sp2杂化轨道组成六角型呈蜂巢晶格的平面薄膜,是只有一个碳原子厚度的二维材料。在已知材料中,石墨烯具有最高的抗拉强度(130个GPa)和刚度(0.5-1TPa);镁是最轻量的金属结构材料,具有高比强度、比刚度。同时,石墨烯等碳材料和镁合金在高温下不发生化学反应,将镁合金和石墨烯通过复合化可以制备出轻质高强的镁基复合材料。因此它可以是镁基复合材料的理想强化材料。然而,由于石墨烯和镁合金的润湿性不好,且其纳米级的尺寸也使得石墨烯之间产生强大的范德华力而极易团聚,这都使得复合材料中石墨烯的增强效果不能完全的发挥。石墨烯在基体金属中能否实现均匀分散成为了成功制备镁基复合材料的关键。目前没有一种有效的方法解决这一问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种能够解决由于石墨烯和镁合金的润湿性不好,使得复合材料中石墨烯的增强效果不能完全的发挥,导致石墨烯增强镁基复合材料性能差的问题,而提供一种工艺简单、成本低廉可行的制备高强高延展性镁基复合材料的方法。本专利技术的一种原位自生石墨烯增强镁基复合材料的制备方法,它是按照以下步骤进行:一、将基体合金在坩埚中熔化;二、将流速为0.5L/min-5L/min的气体持续通入到半固态基体合金熔体中5min-40min,并在温度为580℃-700℃的条件下保持机械搅拌,搅拌速度为500r/min-3000r/min,搅拌时间为10-20min;三、将合金 ...
【技术保护点】
1.一种原位自生石墨烯增强镁基复合材料的制备方法,其特征在于它是按照以下步骤进行:一、将基体合金在坩埚中熔化;二、将流速为0.5L/min‑5L/min的气体持续通入到半固态基体合金熔体中5min‑40min,并在温度为580℃‑700℃的条件下保持机械搅拌,搅拌速度为500r/min‑3000r/min,搅拌时间为10‑20min;三、将合金调整到半固态区间温度为580‑620℃后,利用半固态搅拌法继续搅拌10min‑30min;四、向合金熔体中通入高能超声波促进石墨烯的分散;五、将合金熔体水冷凝固,制备出复合材料;六、对制备出的复合材料进行固溶处理后进行热挤压,制备出挤压态复合材料;所述的基体合金为镁锌合金、镁钙合金或镁锂合金;所述的气体为CO2气体与氮气按任意比混合的气体、CO2气体与稀有气体按任意比混合的气体或者CO2气体。
【技术特征摘要】
1.一种原位自生石墨烯增强镁基复合材料的制备方法,其特征在于它是按照以下步骤进行:一、将基体合金在坩埚中熔化;二、将流速为0.5L/min-5L/min的气体持续通入到半固态基体合金熔体中5min-40min,并在温度为580℃-700℃的条件下保持机械搅拌,搅拌速度为500r/min-3000r/min,搅拌时间为10-20min;三、将合金调整到半固态区间温度为580-620℃后,利用半固态搅拌法继续搅拌10min-30min;四、向合金熔体中通入高能超声波促进石墨烯的分散;五、将合金熔体水冷凝固,制备出复合材料;六、对制备出的复合材料进行固溶处理后进行热挤压,制备出挤压态复合材料;所述的基体合金为镁锌合金、镁钙合金或镁锂合金;所述的气体为CO2气体与氮气按任意比混合的气体、CO2气体与稀有气体按任意比混合的气体或者CO2气体。2.根据权利要求1所述的一种原位自生石墨烯增强镁基复合材料的制备方法,其特征在于所述的高能超声波的超声功率为400~800w,频率为20Hz,向合金熔体中通入高能超声波进行超声的时间为5-60min。3.根据权利要求1所述的一种原位自生石墨烯增强镁基复合材料的制备方法,其特征在于将超声杆伸入合金熔体液面以下25~35mm处促进石墨烯的分散。4.根据权利要求3所述的一种原位自生石墨烯增强镁基复合材料的制备方法,其特征在于步骤五中所述的将合金熔体水冷凝固是指:将含有合金熔体的坩埚以10-...
【专利技术属性】
技术研发人员:王晓军,李雪健,冷雪松,胡小石,吴昆,
申请(专利权)人:哈尔滨工业大学,
类型:发明
国别省市:黑龙江,23
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