一种三维原位石墨烯增强金属基复合材料的连续化制备方法技术

本发明专利技术公开了一种三维原位石墨烯增强金属基复合材料的连续化制备方法，将商业泡沫金属基材通过传送带输运到氢气还原气氛的高温真空热处理炉中，去除基材表面杂质和油污；将金属基材通过传送带输运到氢气和甲烷混合气氛保护的高温热处理炉中，将石墨烯通过化学气相沉积在泡沫金属基材上；再将沉积后的石墨烯泡沫金属基材通过传送带输运到氢气与氩气混合气体保护的室温真空炉中，冷却至室温；采用收放卷装置进行收放卷并堆叠在传送带上；将堆叠完成的多层石墨烯泡沫金属基材输运到连续热轧区，进行多道次连续热轧，从而实现金属基石墨烯复合材料的高温成型与连续化制备。本发明专利技术用于多种金属基石墨烯复合材料的制备，石墨烯

【技术实现步骤摘要】
一种三维原位石墨烯增强金属基复合材料的连续化制备方法


[0001]本专利技术涉及金属基复合材料领域，具体涉及一种以泡沫金属为基体，通过化学气相沉积复合连续化轧制技术生产三维原位石墨烯增强金属基复合材料的方法。

技术介绍

[0002]复合材料由两种或多种不同的组分的材料复合而成，因为同时具有多种优异的性能，复合材料被广泛地应用于航空航天、汽车、微电子等领域。通常来说，复合材料由一种材料作为基体，另外一种或几种材料作为增强相。金属基体被广泛地使用，增强相通常为具有优异性能的纤维、纳米片和纳米颗粒等，例如碳纤维、石棉纤维、晶须等。自2004年来自英国曼彻斯特大学的两位学者发现石墨烯以来，石墨烯以其无与伦比的机械性能和良好的电学性能，被认为是复合材料中增强相的最理想材料。目前石墨烯增强非金属基体如合成树脂、陶瓷、橡胶等复合材料已开始应用于生产生活中。若能将石墨烯加入到金属基材料如铜、镍、铝等金属中，制备出石墨烯增强金属基复合材料，则该材料在机械性能、导电性能及导热性能等方面将存在巨大的提升空间。目前石墨烯增强金属基复合材料的研究尚存在以下问题：
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种三维原位石墨烯增强金属基复合材料的连续化制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1：将泡沫金属带材(1)通过传送带(2)输运到不低于1000℃的氢气还原气氛的高温真空热处理炉(3)中，保持至少30分钟，以充分洗涤泡沫金属带材表面杂质和油污；步骤2：将表面净化后的泡沫金属带材(1)通过传送带(2)输运到不低于1000℃的甲烷和氢气混合气氛的高温真空热处理炉(4)中，保持至少30分钟，通过化学气相沉积方法完成石墨烯泡沫金属带材(5)的制备；步骤3：将完成石墨烯沉积后的石墨烯泡沫金属带材(5)通过传送带(2)输运到氢气与氩气混合保护的室温真空炉(6)中，保持30分钟，并冷却至室温；步骤4：采用收放卷装置(7)，对冷却后的石墨烯泡沫金属带材(5)进行收卷，并采用收放卷装置(7)对多层石墨烯泡沫金属带材(5)进行堆叠；步骤5：将堆叠完成的多层石墨烯泡沫金属带材(5)通过传送带(2)输运到连续热轧区(8)，进行连续多道次热轧，并最终在气氛保护条件下冷却至室温，从而完成石墨烯金属基复合材料(9)的高温成型与致密化过程。2.根据权利要求1所述三维原位石墨烯增强金属基复合材料的连续化制备方法，其特征在于：在步骤1中，采用商业泡沫金属带材(1)作为基体材料，利用泡沫金属带材(1)骨架表面凹凸不平及内部不规则分布的三维间隙作为石墨烯的沉积位置，通过化学气相沉积的方法，实现了石墨烯在金属基体中的沉积及三维分布；其中泡沫金属的孔隙密度为100
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200PPI。3.根据权利要求1所述三维原位石墨烯增强金属基复合材料的连续化制备方法，其特征在于：在步骤1中，氢气还原气氛的高温真空热处理炉(3)中的温度范围为800
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1200℃；通气量范围为1
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1000mL/min。4.根据权利要求1所述三维原位石墨烯增强金属基复合材料的连续化制备方法，其特征在于：在步骤2中，在甲烷氢气混合气体高温真空热处理炉(4)中，甲烷与氢气的比例可调，其中甲烷在混合气体中的体积百分比为0.01
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100％；炉中温度为化学气相沉积温度，范围为800
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1200℃；通气量范围为1
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1000mL/min。5.根据权利要求1所述三维原位石墨烯增强金属基复合材料的连续化制备方法，...

【专利技术属性】
技术研发人员：钟云波，林中泽，沈喆，时培建，
申请(专利权)人：上海大学，
类型：发明
国别省市：