一种高性能铝基复合材料构件的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种高性能铝基复合材料构件的制备方法，其针对当前石墨烯增强铝基复合材料制备方法存在石墨烯易在铝基体中发生团聚、铝基体与石墨烯容易发生不良的界面反应等问题，采用羧基化石墨烯作为铝基复合材料的增强体，经铝合金板表面处理、表面处理后的铝合金板表面喷涂羧基化石墨烯、热压烧结、轧制、切碎成铝合金颗粒、半固态直接挤压铸造成型，制备出了高性能铝基复合材料构件。此制备方法工艺先进，数据精确翔实，制备出的铝基复合材料构件内部组织致密性好，无缩孔、缩松缺陷，晶粒细小、呈近球状，羧基化石墨烯在基体中分散均匀，界面结合良好，构件抗拉强度达385Mpa，延伸率达6.4%，硬度达113HV，是先进的高性能铝基复合材料构件的制备方法。

A preparation method of high performance aluminum matrix composite component

【技术实现步骤摘要】
一种高性能铝基复合材料构件的制备方法
本专利技术涉及一种高性能铝基复合材料构件的制备方法，属于有色金属复合材料构件制备的

技术介绍
铝合金作为轻质结构材料符合产品轻量化的发展要求，在航空航天、电子产品、汽车工业等领域得到了广泛的应用。然而由于传统铝合金材料综合性能较低，制约了其在高端产品上的使用。铝基复合材料可有效克服传统铝合金低硬度、低模量、低强度、耐磨性差等诸多方面的不足，有望在高性能构件制备中得到推广应用。传统的铝基复合材料增强体包括颗粒、纤维和晶须，其在复合材料中添加的体积分数比较高，且界面结合处性能较差，同时难以兼具低密度与力学性能优异的要求。石墨烯作为新型的二维材料，具有极其优异的力学性能，远远高于传统的增强体及铝合金，同时可以兼顾低密度与力学性能的统一，是理想的铝基复合材料增强体。粉末冶金法是常用的石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其中烧结前的混粉工艺决定了石墨烯在铝基体中的均匀分散状态，烧结过程和后续的轧制、热处理等工艺几乎不会改变石墨烯的分散性能。因此，石墨烯易在铝基体中发生团聚，此外该工艺不能生产形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能铝基复合材料构件的制备方法，其特征在于：/n使用的化学物质材料为：铝合金板、羧基化石墨烯、聚乙烯醇、去离子水、无水乙醇、氩气、硅藻土脱模剂，其组合准备用量如下：以块、克、毫升、厘米

【技术特征摘要】
1.一种高性能铝基复合材料构件的制备方法，其特征在于：
使用的化学物质材料为：铝合金板、羧基化石墨烯、聚乙烯醇、去离子水、无水乙醇、氩气、硅藻土脱模剂，其组合准备用量如下：以块、克、毫升、厘米3为计量单位
铝合金板：ZL101长250mm*宽150mm*高6mm固态块体5块
羧基化石墨烯氧含量20.5at.%固态粉体15g±0.1g
聚乙烯醇：[C2H4O]n固态粉体1260g±10g
去离子水：H2O液态液体100000mL±500mL
无水乙醇：C2H5OH液态液体5000mL±50mL
氩气：Ar气态气体2000000cm3±100cm3
硅藻土脱模剂液态液体100mL±5mL
制备方法如下：
1）铝合金板表面处理
①向聚乙烯醇储液箱内加入42000mL去离子水，加热升温至80℃，然后加入1260g聚乙烯醇，保温1h后进行搅拌，待聚乙烯醇完全溶解后，冷却至室温，制得聚乙烯醇溶液；
②用2000目砂纸打磨五块铝合金板的表面，使其清洁，然后用无水乙醇清洗五块铝合金板的表面，使其洁净；
③打开表面处理室，将五块铝合金板依次放入表面处理室内的夹具中，从左到右依次编号为第一铝合金板、第二铝合金板、第三铝合金板、第四铝合金板、第五铝合金板，然后密闭表面处理室；
④开启聚乙烯醇储液箱上的聚乙烯醇进液阀，通过进液管将聚乙烯醇储液箱内的聚乙烯醇溶液注入到表面处理室内，使五块铝合金板全部浸泡在聚乙烯醇溶液中，然后关闭聚乙烯醇进液阀；
⑤开启并调节表面处理室内的第一温控器，使表面处理室内的聚乙烯醇溶液的温度保持在65℃±2℃，保温10min后开启表面处理室内的超声振动台，恒温振动搅拌50min，然后关闭超声振动台；
⑥开启聚乙烯醇储液箱上的聚乙烯醇排液阀，通过排液管将表面处理室内的聚乙烯醇溶液全部抽回至聚乙烯醇储液箱内，然后关闭聚乙烯醇排液阀；
⑦向去离子水储液箱内加入42000mL去离子水，开启去离子水储液箱上的去离子水进液阀，通过进液管将去离子水储液箱内的去离子水注入到表面处理室内，使五块铝合金板全部浸泡在去离子水中，然后关闭去离子水进液阀；
⑧调节第一温控器，使表面处理室内的去离子水的温度保持在55℃±2℃，开启超声振动台，振动清洗10min，然后关闭超声振动台和第一温控器；
⑨开启去离子水储液箱上的去离子水排液阀，通过排液管将表面处理室内的去离子水全部抽回至去离子水储液箱内，然后关闭去离子水排液阀；
⑩开启并调节表面处理室上的烘干机，使表面处理室内的温度保持在80℃±5℃，保温25min，使五块表面处理后的铝合金板表面干燥，备用；
2）表面处理后的铝合金板表面喷涂羧基化石墨烯
①向容器内加入15g羧基化石墨烯和16000mL去离子水，超声振动搅拌45min，制得羧基化石墨烯分散液，然后将羧基化石墨烯分散液分别加入到表面喷涂室内的左喷涂机和右喷涂机中；
②打开表面处理室与表面喷涂室，用单轨吊车将表面处理后的第一铝合金板从表面处理室内运送到表面喷涂室内，然后密闭表面喷涂室；
③开启表面喷涂室内的第二温控器，使表面处理后的第一铝合金板的表面温度保持在88℃±1℃，保温13min后开启左喷涂机和右喷涂机，通过左喷涂机的喷嘴和右喷涂机的喷嘴，将羧基化石墨烯分散液喷涂到表面处理后的第一铝合金板的左表面和右表面，喷涂压力为0.35MPa，每次喷涂10s，暂停25s，总喷涂次数为6次，喷涂完毕后关闭左喷涂机和右喷涂机；
④调节第二温控器，使第一铝合金板的表面温度保持在75℃±1℃，保温10min，然后关闭第二温控器；
⑤打开表面喷涂室，用单轨吊车将表面喷涂后的第一铝合金板从表面喷涂室内取出，放置在洁净的钢板上，冷却至室温，备用；
采用上述步骤，...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈利文，侯华，李沐奚，李利民，赵宇宏，李静怡，李志强，
申请(专利权)人：中北大学，
类型：发明
国别省市：山西;14