一种包覆氧化锌石墨烯增强镁合金复合材料的方法技术

一种包覆氧化锌石墨烯增强镁合金复合材料的方法，包括以下步骤：采用液态分散法先制备包覆氧化锌石墨烯与纯铝粉的质量比为10‑25%的预制块生坯，然后加入到镁合金溶体中，再经功率为500‑1000W的超声波分散处理1‑20min后，在550‑630℃条件下，采用浇铸法制备了含量为0.1‑5%包覆氧化锌石墨烯增强的AZ91镁合金复合材料。本发明专利技术可有效改善石墨烯在镁基体中的均匀分散性，提高石墨烯与镁基体界面结合质量，同时获得较好的晶粒细化效果，复合材料力学性能提升幅度较大，适于规模化制备性能优异的石墨烯‑镁合金复合材料。

【技术实现步骤摘要】
一种包覆氧化锌石墨烯增强镁合金复合材料的方法
本专利技术属于金属复合材料制备领域，特别涉及镁合金复合材料的制备方法。
技术介绍
镁合金复合材料具有比强度、比刚度高，减震和耐磨性能好等一系列优势，使其在电子、航空航天和汽车等领域具有巨大的潜在应用前景。如何开发轻质高强高韧镁合金复合材料，已成为材料领域中的研究热点之一。作为纳米碳家族的明显成员，石墨烯因其导电和导热性能好、力学性能优异等特性而被认为是镁合金优异的增强体。目前，石墨烯增强镁合金复合材料的研究还处于萌芽阶段。与碳纳米管一样，石墨烯与许多金属基体的界面结合较弱且容易团聚。因此，要制备性能较优异的石墨烯-镁合金复合材料，首先要解决两个关键问题，即提高石墨烯与镁的界面结合强度和实现石墨烯在镁基体中的均匀分散。高温条件下，氧化锌容易与镁发生界面反应，生成氧化镁和锌两种的界面产物，氧化镁可有效提高石墨烯与镁的界面结合质量，锌则与镁形成镁-锌中间化合物，提高界面结合强度。此外，界面反应的发生进一步促进了石墨烯在镁溶体中的均匀分散，同时细化镁的晶粒组织，进而提高复合材料的力学性能。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种包覆氧化锌石墨烯增强镁合金复合材料的方法。本专利技术是通过以下技术方案实现的。本专利技术所述的一种包覆氧化锌石墨烯增强镁合金复合材料的方法，包括以下步骤。（1）包覆氧化锌石墨烯预分散：按1-5g/L浓度比例，将包覆氧化锌石墨烯加入到乙醇或蒸馏水中，超声0.5-2h得到分散均匀的增强相分散液。（2）按包覆氧化锌石墨烯与纯铝粉的质量比为10-25∶90-75的比例，将粒度小于400目的纯铝粉加入到步骤（1）所得分散液中，超声并机械搅拌0.5-2h后得到包覆氧化锌石墨烯-铝粉混合均匀的浆液。（3）对步骤（2）所得浆液过滤后，再经真空干燥得到包覆氧化锌石墨烯-铝粉预分散均匀的混合粉末。（4）将步骤（3）所得混合粉末，采用300-600MPa压力制得包覆氧化锌石墨烯预分散较均匀的块体生坯，然后预热至60-100℃备用。（5）镁合金复合材料制备：按包覆氧化锌石墨烯添加质量占复合材料总质量为0.1-5%的镁合金料，将其加入到坩埚中，开启电源进行加热，同时在合金料表面均匀地撒上一层RJ2熔炼覆盖剂，加入量为镁合金重量的0.5-1.5%。继续加热，待温度升温至650-750℃，炉料完全熔化后，静置5-15min，去除表面熔渣，在熔体表面均匀撒上占合金重量为0.05-0.1%的RJ2覆盖剂，获得镁合金熔液。（6）将步骤（5）所得镁合金熔液的温度调节到550-650℃后，加入步骤（4）预热好的包覆氧化锌石墨烯-铝块体生坯，熔化后，温度升至700-800℃熔炼5-30min得到复合材料熔体。（7）将步骤（6）所得复合材料熔体温度降至550-650℃后，氩气保护下，采用功率为500-1000W的超声波，超声分散处理1-20min，获得包覆氧化锌石墨烯分散均匀的复合材料熔体。（8）将步骤（7）所得复合材料熔体温度调至550-630℃，去除表面熔渣，在熔体表面均匀撒上占合金重量为0.05-0.1%的RJ2覆盖剂，静置1-10min后，浇入温度为100-200℃的钢制模具中，得到包覆氧化锌石墨烯增强的镁基复合材料。本专利技术工艺可有效改善石墨烯在镁基体中的均匀分散性，提高石墨烯与镁基体界面结合质量，同时获得较好的晶粒细化效果，复合材料力学性能提升幅度较大，适于规模化制备性能优异的石墨烯-镁合金复合材料。附图说明图1为本专利技术所用包覆氧化锌石墨烯的SEM形貌。图2为本专利技术制备的AZ91合金显微组织。图3为本专利技术实施例1条件下制备的含量为0.1wt.%包覆氧化锌石墨烯增强的AZ91镁基复合材料显微组织。具体实施方式本专利技术将结合附图，通过以下实施例作进一步说明。实施例1。所述的包覆氧化锌石墨烯增强镁合金复合材料的方法，按如下步骤。（1）包覆氧化锌石墨烯预分散：按1g/L浓度比例，将包覆氧化锌石墨烯加入到乙醇或蒸馏水中，超声0.5h得到分散均匀的增强相分散液。（2）按包覆氧化锌石墨烯与纯铝粉的质量比为10∶90的比例，将粒度小于400目的纯铝粉加入到步骤（1）所得分散液中，超声并机械搅拌0.5h后得到包覆氧化锌石墨烯-铝粉混合均匀的浆液。（3）对步骤（2）所得浆液过滤后，再经真空干燥得到包覆氧化锌石墨烯-铝粉预分散均匀的混合粉末。（4）将步骤（3）所得混合粉末，采用300MPa压力制得包覆氧化锌石墨烯预分散较均匀的块体生坯，然后预热至60℃备用。（5）镁合金复合材料制备：按包覆氧化锌石墨烯添加质量占复合材料总质量为0.1%的比例配置镁合金料，将其镁合金加入到坩埚中，开启电源进行加热，同时在合金料表面均匀地撒上一层RJ2熔炼覆盖剂，加入量为合金重量的1.0%。继续加热，待温度升温至680℃，炉料完全熔化后，静置10min，去除表面熔渣，在熔体表面均匀撒上占合金重量为0.05%的RJ2覆盖剂，获得较干净的合金熔液。（6）将步骤（5）所得熔体的温度调节到550℃后，加入步骤（4）预热好的包覆氧化锌石墨烯-铝块体生坯，熔化后，温度升至700℃熔炼5min得到复合材料熔体。（7）将步骤（6）所得复合材料熔体温度降至550℃后，氩气保护下，导入功率为500W的超声波，超声分散处理3min，获得包覆氧化锌石墨烯分散均匀的复合材料熔体。（8）将步骤（7）所得复合材料熔体温度调至550℃，去除表面熔渣，撒上少量覆盖剂，静置3min后，浇入温度为100℃的钢制模具中，得到含量为0.1wt.%包覆氧化锌石墨烯增强的AZ91镁基复合材料。对该复合材料进行力学性能测试，其维氏硬度为75-95HV，屈服强度达170-220MPa，延伸率达8.5-11.7%，是一种力学性能较好的复合材料。实施例2。所述的包覆氧化锌石墨烯增强镁合金复合材料的方法，按如下步骤。（1）包覆氧化锌石墨烯预分散：按2g/L浓度比例，将包覆氧化锌石墨烯加入到乙醇或蒸馏水中，超声1h得到分散均匀的增强相分散液。（2）按包覆氧化锌石墨烯与纯铝粉的质量比为15∶85的比例，将粒度小于400目的纯铝粉加入到步骤（1）所得分散液中，超声并机械搅拌1h后得到包覆氧化锌石墨烯-铝粉混合均匀的浆液。（3）对步骤（2）所得浆液过滤后，再经真空干燥得到包覆氧化锌石墨烯-铝粉预分散均匀的混合粉末。（4）将步骤（3）所得混合粉末，采用300MPa压力制得包覆氧化锌石墨烯预分散较均匀的块体生坯，然后预热至60℃备用。（5）镁合金复合材料制备：按包覆氧化锌石墨烯添加质量占复合材料总质量为1.0%的比例配置镁合金料，将其加入到坩埚中，开启电源进行加热，同时在合金料表面均匀地撒上一层RJ2熔炼覆盖剂，加入量为合金重量的1.0%。继续加热，待温度升温至650℃，炉料完全熔化后，静置10min，去除表面熔渣，在熔体表面均匀撒上占合金重量为0.05%的RJ2覆盖剂，获得较干净的合金熔液。（6）将步骤（5）所得熔体的温度调节到600℃后，加入步骤（4）预热好的包覆氧化锌石墨烯-铝块体生坯，熔化后，温度升至750℃熔炼5min得到复合材料熔体。（7）将步骤（6）所得复合材料熔体温度降至600℃后，氩气保护下，导入功率为1000W的超声波，超声分散处理5min，获得包覆氧化锌石墨烯分散均匀本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种包覆氧化锌石墨烯增强镁合金复合材料的方法，其特征是包括以下步骤：（1）包覆氧化锌石墨烯预分散：按1‑5g/L浓度比例，将包覆氧化锌石墨烯加入到乙醇或蒸馏水中，超声0.5‑2h得到分散均匀的增强相分散液；（2）按包覆氧化锌石墨烯与纯铝粉的质量比为10‑25∶90‑75的比例，将粒度小于400目的纯铝粉加入到步骤（1）所得分散液中，超声并机械搅拌0.5‑2h后得到包覆氧化锌石墨烯‑铝粉混合均匀的浆液；（3）对步骤（2）所得浆液过滤后，再经真空干燥得到包覆氧化锌石墨烯‑铝粉预分散均匀的混合粉末；（4）将步骤（3）所得混合粉末，采用300‑600MPa压力制得包覆氧化锌石墨烯预分散较均匀的块体生坯，然后预热至60‑100℃备用；（5）镁合金复合材料制备：按包覆氧化锌石墨烯添加质量占复合材料总质量为0.1‑5%的镁合金料，将其加入到坩埚中，加热，同时在合金料表面均匀地撒上一层RJ2熔炼覆盖剂，加入量为镁合金重量的0.5‑1.5%；继续加热，待温度升温至650‑750℃，炉料完全熔化后，静置5‑15 min，去除表面熔渣，在熔体表面均匀撒上占合金重量为0.05‑0.1%的RJ2覆盖剂，获得镁合金熔液；（6）将步骤（5）所得镁合金熔液的温度调节到550‑650℃后，加入步骤（4）预热好的包覆氧化锌石墨烯‑铝块体生坯，熔化后，温度升至700‑800℃熔炼5‑30min得到复合材料熔体；（7）将步骤（6）所得复合材料熔体温度降至550‑650℃后，氩气保护下，采用功率为500‑1000W的超声波，超声分散处理1‑20min，获得包覆氧化锌石墨烯分散均匀的复合材料熔体；（8）将步骤（7）所得复合材料熔体温度调至550‑630℃，去除表面熔渣，在熔体表面均匀撒上占合金重量为0.05‑0.1%的RJ2覆盖剂，静置1‑10min后，浇入温度为100‑200℃的钢制模具中，得到包覆氧化锌石墨烯增强的镁基复合材料。...

【技术特征摘要】
1.一种包覆氧化锌石墨烯增强镁合金复合材料的方法，其特征是包括以下步骤：（1）包覆氧化锌石墨烯预分散：按1-5g/L浓度比例，将包覆氧化锌石墨烯加入到乙醇或蒸馏水中，超声0.5-2h得到分散均匀的增强相分散液；（2）按包覆氧化锌石墨烯与纯铝粉的质量比为10-25∶90-75的比例，将粒度小于400目的纯铝粉加入到步骤（1）所得分散液中，超声并机械搅拌0.5-2h后得到包覆氧化锌石墨烯-铝粉混合均匀的浆液；（3）对步骤（2）所得浆液过滤后，再经真空干燥得到包覆氧化锌石墨烯-铝粉预分散均匀的混合粉末；（4）将步骤（3）所得混合粉末，采用300-600MPa压力制得包覆氧化锌石墨烯预分散较均匀的块体生坯，然后预热至60-100℃备用；（5）镁合金复合材料制备：按包覆氧化锌石墨烯添加质量占复合材料总质量为0.1-5%的镁合金料，将其加入到坩埚中，加热，同时在合金料表面均匀地撒上一层RJ2熔炼覆盖剂，加入量...

【专利技术属性】
技术研发人员：袁秋红，廖琳，周国华，林泉博，
申请(专利权)人：宜春学院，
类型：发明
国别省市：江西,36