一种石墨烯增强镁基复合材料的制备方法技术

一种石墨烯增强镁基复合材料的制备方法，涉及一种纳米复合材料的制备方法。本发明专利技术是要解决现有石墨烯在基体金属中分散不均匀的技术问题。本发明专利技术制备方法为：一、将石墨烯与醇分散剂混合于无水乙醇中，在超声条件下进行化学分散，得到化学分散的石墨烯；二、将化学分散的石墨烯和Zn粉混合球磨，得到Gra@Zn复合粉末；三、将Gra@Zn复合粉末加入到半固态Mg-Zn合金熔体中，进行机械搅拌，然后升温至液态，将超声杆伸入合金液面下进行超声分散处理，得到合金熔体；四、将合金熔体浇注于已预热的模具中，然后凝固，即制备出石墨烯增强镁基复合材料。本发明专利技术应用于纳米复合材料的制备领域。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，涉及一种纳米复合材料的制备方法。本专利技术是要解决现有石墨烯在基体金属中分散不均匀的技术问题。本专利技术制备方法为：一、将石墨烯与醇分散剂混合于无水乙醇中，在超声条件下进行化学分散，得到化学分散的石墨烯；二、将化学分散的石墨烯和Zn粉混合球磨，得到Gra@Zn复合粉末；三、将Gra@Zn复合粉末加入到半固态Mg-Zn合金熔体中，进行机械搅拌，然后升温至液态，将超声杆伸入合金液面下进行超声分散处理，得到合金熔体；四、将合金熔体浇注于已预热的模具中，然后凝固，即制备出石墨烯增强镁基复合材料。本专利技术应用于纳米复合材料的制备领域。【专利说明】
本专利技术涉及一种纳米复合材料的制备方法。
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。石墨烯一直被认为是假设性的结构，无法单独稳定存在，直至2004年，英国曼彻斯特大学物理学家A.K.Geim与K.S.Novoselov成功地通过实验从石墨中分离出石墨烯，而证实它可以单独存在，两人也因“在二维石墨烯材料的开创性实验”为由，共同获得2010年诺贝尔物理学奖。石墨烯目前是世上最薄却也是最坚硬的纳米材料，高于碳纳米管和金刚石，它的强度比钢铁还要高200倍，具有ITPa的拉伸模量(刚度)。故石墨烯可以作为金属基复合材料领域里性能优异且大有前景的纳米增强体。然而，由于石墨烯和镁合金的相容性不好，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。所以如何使石墨烯在基体金属中均匀的分散成为了能否成功制备纳米镁基复合材料的关键。
技术实现思路
本专利技术是要解决现有石墨烯在基体金属中分散不均匀的技术问题，从而提供了。本专利技术一种石墨烯增`强镁基复合材料的制备方法是按以下步骤进行:一、将石墨烯与醇分散剂混合于无水乙醇中，在超声功率为100~200?，超声时间为3~IOh的条件下进行化学分散，得到化学分散的石墨烯；其中，所述石墨烯与醇分散剂的质量比为5~15: I ；二、将步骤一得到的化学分散的石墨烯和Zn粉混合在球磨转速为250~450r/min的条件下球磨6~12h,得到GraOZn复合粉末；其中，所述Zn粉与石墨烯的质量比为10~20: I ;所述球磨采用钢球和钢球罐，球料质量比为8~20: I ；三、将步骤二得到的GraOZn复合粉末加入到半固态Mg-Zn合金熔体中，然后进行机械搅拌10~20min,然后升温至液态,将超声杆伸入合金液面下30~50cm,在超声功率为400~800w，超声时间为5~15min的条件下进行超声分散处理，得到合金熔体；其中，所述半固态Mg-Zn合金熔体中Zn的质量分数2%~8% ;所述GraOZn复合粉末与半固态Mg-Zn合金熔体的质量比为I~2: 45~47.5 ;四、将步骤三得到的合金熔体浇注于已预热至500~600°C的模具中，然后在压力为100~200MPa下凝固，即制备出石墨烯增强镁基复合材料。本专利技术包括以下有益效果:1、本专利技术预先将石墨烯与其醇分散剂混合，在超声条件下进行化学分散，以使团聚的石墨烯得到有效的分散；2、本专利技术将Zn粉和石墨烯混合球磨，可以进一步打散团聚的石墨烯并使石墨烯均匀的分散在Zn粉的表面；3、本专利技术通过搅拌复合超声波法制备复合材料可以使石墨烯均匀的分散在镁合金基体中，可以有效的解决石墨烯在基体金属总均匀分散的问题；4、本专利技术制备的石墨烯增强镁基复合材料可以充分的发挥石墨烯的增强效果，制得力学性能良好的纳米镁基复合材料。【专利附图】【附图说明】图1为试验一步骤二制备的GraOZn复合粉末的SEM图；图2为试验二制备的石墨烯增强镁基复合材料的SEM图；图3为试验三步骤二制备的GraOZn复合粉末的SEM图。【具体实施方式】【具体实施方式】一:本实施方式的是按以下步骤进行:一、将石墨烯与醇分散剂混合于无水乙醇中，在超声功率为100~200?，超声时间为3~IOh的条件下进行化学分散，得到化学分散的石墨烯；其中，所述石墨烯与醇分散剂的质量比为5~15: I ；二、将步骤一得到的化学分散的石墨烯和Zn粉混合在球磨转速为250~450r/min的条件下球磨6~12h,得到GraOZn复合`粉末；其中，所述Zn粉与石墨烯的质量比为10~20: I ;所述球磨采用钢球和钢球罐，球料质量比为8~20: I ；三、将步骤二得到的GraOZn复合粉末加入到半固态Mg-Zn合金熔体中，然后进行机械搅拌10~20min,然后升温至液态,将超声杆伸入合金液面下30~50cm,在超声功率为400~800w，超声时间为5~15min的条件下进行超声分散处理，得到合金熔体；其中，所述半固态Mg-Zn合金熔体中Zn的质量分数2%~8% ;所述GraOZn复合粉末与半固态Mg-Zn合金熔体的质量比为I~2: 45~47.5 ;四、将步骤三得到的合金熔体浇注于已预热至500~600°C的模具中，然后在压力为100~200MPa下凝固，即制备出石墨烯增强镁基复合材料。本实施方式包括以下有益效果:1、本实施方式预先将石墨烯与其醇分散剂混合，在超声条件下进行化学分散，以使团聚的石墨烯得到有效的分散；2、本实施方式将Zn粉和石墨烯混合球磨，可以进一步打散团聚的石墨烯并使石墨烯均匀的分散在Zn粉的表面；3、本实施方式通过搅拌复合超声波法制备复合材料可以使石墨烯均匀的分散在镁合金基体中，可以有效的解决石墨烯在基体金属总均匀分散的问题；4、本实施方式制备的石墨烯增强镁基复合材料可以充分的发挥石墨烯的增强效果，制得力学性能良好的纳米镁基复合材料。【具体实施方式】二:本实施方式与具体是方式一不同的是:步骤一中超声功率为100~120w，超声时间为3~5h。其它与【具体实施方式】一相同。【具体实施方式】三:本实施方式与【具体实施方式】一或二不同的是:步骤一中所述石墨烯与醇分散剂的质量比为10: I。其它与【具体实施方式】一或二相同。【具体实施方式】四:本实施方式与【具体实施方式】一至三之一不同的是:步骤二中在球磨转速为300~400r/min的条件下球磨6~12h。其它与【具体实施方式】一至三之一相同。【具体实施方式】五:本实施方式与【具体实施方式】一至四之一不同的是:步骤二中所述Zn粉与石墨烯的质量比为10~15: I。其它与【具体实施方式】一至四之一相同。【具体实施方式】六:本实施方式与【具体实施方式】一至五之一不同的是:步骤二中所述球料质量比为8~15: I。其它与【具体实施方式】一至五之一相同。【具体实施方式】七:本实施方式与【具体实施方式】一至六之一不同的是:步骤三中超声功率为400~500w，超声时间为5~15min。其它与【具体实施方式】一至六之一相同。【具体实施方式】八:本实施方式与【具体实施方式】一至七之一不同的是:步骤三中所述半固态Mg-Zn合金熔体中Zn的质量分数3%~6%。其它与【具体实施方式】一至七之一相同。【具体实施方式】九:本实施方式与【具体实施方式】一至八之一不同的是:步骤三中所述GraOZn复合粉末与半固态Mg-Zn合金熔体的质量比为I~2: 45。其它与【具体实施方式】一至八之一相本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种石墨烯增强镁基复合材料的制备方法，其特征在于石墨烯增强镁基复合材料的制备方法是按以下步骤进行：一、将石墨烯与醇分散剂混合于无水乙醇中，在超声功率为100～200w，超声时间为3～10h的条件下进行化学分散，得到化学分散的石墨烯；其中，所述石墨烯与醇分散剂的质量比为5～15∶1；二、将步骤一得到的化学分散的石墨烯和Zn粉混合在球磨转速为250～450r/min的条件下球磨6～12h，得到Gra@Zn复合粉末；其中，所述Zn粉与石墨烯的质量比为10～20∶1；所述球磨采用钢球和钢球罐，球料质量比为8～20∶1；三、将步骤二得到的Gra@Zn复合粉末加入到半固态Mg‑Zn合金熔体中，然后进行机械搅拌10～20min，然后升温至液态，将超声杆伸入合金液面下30～50cm，在超声功率为400～800w，超声时间为5～15min的条件下进行超声分散处理，得到合金熔体；其中，所述半固态Mg‑Zn合金熔体中Zn的质量分数2%～8%；所述Gra@Zn复合粉末与半固态Mg‑Zn合金熔体的质量比为1～2∶45～47.5；四、将步骤三得到的合金熔体浇注于已预热至500～600℃的模具中，然后在压力为100～200MPa下凝固，即制备出石墨烯增强镁基复合材料。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓军，向抒林，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