碳纳米管增强Al-Cu合金基复合材料的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纳米管增强Al-Cu合金基复合材料的制备方法。该方法过程包括：采用化学气相沉积—机械球磨获得碳纳米管均匀分散在铝粉上的复合粉末；再采用浸渍—机械球磨实现铜纳米粒子在碳纳米管和铝复合粉末上的沉积，然后采用冷压烧结或真空热压对粉末进行致密化处理得到块体材料，最后通过热挤压成型及固溶时效热处理得到碳纳米管增强Al-Cu合金基复合材料。本发明专利技术的优点：利用原位生长法，实现碳纳米管结构稳定和均匀分散。利用Al-Cu合金热处理性能，使复合材料力学性能得到进一步提升。制备出的碳纳米管增强Al-Cu合金基复合材料，其机械性能优于纯Al-Cu合金。

【技术实现步骤摘要】

 本专利技术涉及一种碳纳米管增强Al-Cu合金基复合材料的制备方法，属于铝基复合材料的制备技术。
技术介绍
自碳纳米管（Carbon Nanotubes，简称CNTs）于1991年被日本学者Iijima发现以来，因其纳米尺度，以及高的比强度、比刚度、低密度等特性，被广泛用于复合材料的增强相。但目前，关于碳纳米管增强金属基复合材料的报道较少，其原因一是该材料制备流程相对复杂，二是碳纳米管在基体中的分散性，碳纳米管和基体间的界面结合，以及碳纳米管的化学稳定性等方面难以保证。目前，已有专利报道利用无压渗透法（专利“CN1242080C”）和挤压铸造法等方法（专利“CN10174849B”）制备碳纳米管增强铝基复合材料。相比之下，粉末冶金法具有组织成分均匀，增强相含量可控，成型方法多样等优势，是常用的复合材料的制备方法。其中球磨作为粉末冶金的重要步骤，在很多制备碳纳米管增强铝基复合材料的专利中都有涉及（比如专利“CN1834280A”“CN101613079A”，“CN103789564A”）。为实现碳纳米管在铝基体上的均匀分散，一般需要较长时间的球磨，但该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纳米管增强Al‑Cu基复合材料的制备方法，其特征包括以下过程： （1）化学气相沉积法制备碳纳米管和铝的复合粉末：将四水合乙酸钴与铝粉以按质量比（0.004~0.04）：1加入无水乙醇中，其中无水乙醇的质量用量约为铝粉质量3~50倍，然后在温度30~80°C下持续搅拌，直至无水乙醇完全挥发掉；得到的粉末在室温干燥后，将粉末放置于管式炉恒温区，在氩气或氮气保护下200~500°C下煅烧1~5小时，以流速50~600ml/min在温度250~500°C通入氢气在升温速率10°C/分钟升温至还原1~5小时得到钴/铝催化剂粉末；以升温速率10°C/分钟升高温度至400~700°C向钴/铝催化剂粉末...

【技术特征摘要】
1.一种碳纳米管增强Al-Cu基复合材料的制备方法，其特征包括以下过程： 
（1）化学气相沉积法制备碳纳米管和铝的复合粉末：
将四水合乙酸钴与铝粉以按质量比（0.004~0.04）：1加入无水乙醇中，其中无水乙醇的质量用量约为铝粉质量3~50倍，然后在温度30~80°C下持续搅拌，直至无水乙醇完全挥发掉；得到的粉末在室温干燥后，将粉末放置于管式炉恒温区，在氩气或氮气保护下200~500°C下煅烧1~5小时，以流速50~600ml/min在温度250~500°C通入氢气在升温速率10°C/分钟升温至还原1~5小时得到钴/铝催化剂粉末；以升温速率10°C/分钟升高温度至400~700°C向钴/铝催化剂粉末通入碳源气体与载气的混合气进行0.1~5小时的催化裂解反应，其中碳源气体为乙炔，载气为氩气或氮气，碳源气与载气的体积比为1：（1~20），催化裂解反应后在氩气或氮气的保护下冷却至室温，得到碳纳米管和铝的复合粉末；
（2）机械球磨碳纳米管和铝的复合粉末
将步骤（1）制得的复合粉末与钢球按质量比1：（5~20）一起加入球磨罐中，抽真空后充满氩气以转速200~600转/分进行球磨0.5~5小时，得到均匀分散的碳纳米管和铝的复合粉末；
（3）浸渍—还原法制备碳纳米管和Al-Cu的复合粉末
将一水合硝酸铜与步骤（2）制得的碳纳米管和铝的复合粉末以质量比（0.03~0.3）：1加入无水乙醇中，其中无水乙醇的质量用量为复合粉末质量3~50倍，然后在温度30~80°C下持续搅拌，直至无水乙醇完全挥发掉；得到的粉末在室温干燥后，将干燥的粉末放置于管式炉恒温区，在氩气或氮气保护下在升温速率10°C...

【专利技术属性】
技术研发人员：师春生，孟鑫，赵乃勤，刘恩佐，何春年，
申请(专利权)人：天津大学，
类型：发明
国别省市：天津;12