一种石墨烯纳米复合金属型材及其制备方法技术

一种复合有纳米级层的金属型材，属于纳米制造技术领域，在金属型材的表面复合上一层纳米级石墨烯，金属型材与石墨烯层为一整体结构；所述金属型材包括金属板材、棒材、异形金属材料和已制成的机械零部件。所述金属包括20Cr、GCr15、42CrMO、38CrMOAl。所述石墨烯层为20～70纳米石墨烯层，外形尺寸为4～10μm。本发明专利技术的金属型材可用于制造新的穿甲弹，坦克上装甲板，武装直升飞机上的装甲板，轴承等，以及各种耐磨零部件。在军品和民品领域都具有广阔的应用前景。另外，在光学仪器方面，可使坦克测距仪失效、激光制导的导弹和炮弹失效，具有推广价值。广价值。广价值。

【技术实现步骤摘要】
一种石墨烯纳米复合金属型材及其制备方法
[0001]

[0002]本专利技术属于纳米制造
，具体涉及一种用石墨烯制造超级纳米复合金属的方法。

技术介绍

[0003]石墨烯是一种具有超凡性能的纳米结构炭。由于其性能与型体结构形状和粒度密切相关。所以受到了各相关领域的专家和学者的重视，在能直接使用其性能的场合，得到了广泛的应用。
[0004]但其超高的硬度（比金刚石还硬）和优导的光学性能在金属领域还没有得到应用和发挥。究其原因，就是金属和石墨烯没有相熔性，所以，它们不能冶炼成纳米复合金属。
[0005]但是经过我们课题组多年的研究和试验，找到了解决它们之间相熔性的工艺和辅助材料，成功制造出了石墨烯超级纳米复合钢和纳米复合铝。

技术实现思路

[0006]针对现有技术的以上缺陷，本专利技术提供了一种复合有纳米级层的金属型材；本专利技术的另一目的是提供一种复合有纳米级层的金属型材的制备方法。本专利技术的金属型材可用于制造新的穿甲弹，坦克上装甲板，武装直升飞机上的装甲板，轴承等，以及各种耐磨零部件。在军品和民品领域都具有广阔的应用前景。另外，在光学仪器方面，可使坦克测距仪失效、激光制导的导弹和炮弹失效，具有推广价值。
[0007]采用的技术方案是：一种复合有纳米级层的金属型材，其特征是在金属型材的表面复合上一层纳米级石墨烯，金属型材与石墨烯层为一整体结构；所述金属型材包括金属板材、棒材、异形金属材料和已制成的机械零部件。
[0008]所述金属包括20Cr、GCr15、42CrMO、38CrMOAl。
[0009]所述石墨烯层为20～70纳米石墨烯层，外形尺寸为4～10μm。
[0010]一种复合有纳米级层的金属型材的制备方法，包括如下步骤：1.将待复合石墨烯的金属型材的表面洗净、擦干待用；2.按重量比为1:0.3～0.7:0.04～0.06的比例取石墨烯、粒度为100Nm的金刚石粉和2号助渗剂混合均匀备用（2号助渗剂是直径为10Nm，长度为5μm的纳米碳管）；3.将步骤(2)制备的混合体放入液态油（油为20号润滑油，重量按工件大小定，只要是把石墨烯和助渗剂稀释到能涂到工件上即可）中搅拌均匀，制成类胶体，待用；4.在容器底部，均匀地放一层2毫米厚的直径为0.3～0.5μm的金刚石微粉；5.将涂有类胶体的金属型材（工件或试样）放入容器；6.在金属型材（工件或试样）表面撒一层8～15毫米厚的石墨烯；
7.在最外层用直径为0.5～0.9微米的金刚石粉涂满容器，震动均匀；8.将容器加盖，密封，放入电炉中；9.将电炉加热在800℃～1500℃间，并开始计时计温；10.在炉温达到选定温度时800℃～1500℃，定温，保温5～10小时后停电降温；11.在工件达到室温后，拿出容器，放入淬火炉中开始加热；12.用10%的盐水淬火，达到淬火温度保温5～20分钟；13.淬火后在180℃ 用低温回火0.5～1小时，即得。
[0011]本专利技术的优点与效果：通过对式样的检测我们发现：（1）我们用了四种钢材（40Cr、42CrMO、38CrMOAl、GCr15）在相同配方和工艺条件下做的测试，结果差异不大。4种钢的硬度均在HRC 72～79度之间。超过现有的各种金属材料的硬度。
[0012]（2）复合金属材料光学反射性能突变，不再是入射角等于反射角，入射线和反射线分居法线两侧传统定律突变，详见试验图片。
[0013]鉴于上述性能的突破，这种技术在军事装备上有很大突破，可用于制造新的穿甲弹，坦克上装甲板，武装直升飞机上的装甲板，轴承等，以及各种耐磨零部件。在应用上不胜枚举，在光学仪器方面，可是坦克测距仪失效。激光制导的导弹和炮弹失效，具有推广价值。
附图说明
[0014]图1为本专利技术的复合金属材料光学反射性能突变试验图片Ⅰ。
[0015]图2为本专利技术的复合金属材料光学反射性能突变试验图片Ⅱ。
[0016]图3为本专利技术的复合金属材料光学反射性能突变试验图片Ⅲ。
[0017]图4为本专利技术的复合金属材料光学反射性能突变试验图片Ⅳ。
具体实施方式
[0018]实施例1 一种石墨烯纳米复合金属型材，所述金属型材为40Cr金属型材，其特征是在金属40Cr型材的表面复合上一层20纳米的石墨烯，石墨烯层与40Cr金属型材为一整体结构。
[0019]实施例2 一种石墨烯纳米复合金属型材，所述金属型材为42CrMO金属型材，其特征是在金属42CrMO金属型材的表面复合上一层46纳米石墨烯构成，石墨烯层与42CrMO金属型材为整一体结构。
[0020]实施例3一种石墨烯纳米复合金属型材，所述金属型材为GCr15金属型材，其特征是在GCr15金属型材的表面复合上一层70纳米石墨烯构成，该石墨烯层与GC金属型材为一整体结构。
[0021]实施例4 一种复合有纳米级层的金属型材的制备方法，包括如下步骤：（1）将待复合石墨烯层的金属型材的表面洗净、擦干待用；（2）按重量比1:0.5:0.05的比例取纳米级石墨烯、粒度为100Nm金刚石粉、2号助渗
剂纳米碳管，并混合均匀备用；（3）将步骤（2）制得到的混合体放入液态油（油为20号润滑油，重量按工件大小定，只要是把石墨烯和助渗剂稀释到能涂到工件上即可）中搅拌均匀，制成类胶体，备用；（4）在容器底部，均匀地放一层2毫米厚的直径为0.5微米的金刚石粉；（5）将所述金属型材（工件或试样）放入容器；（6）在金属型材的表面撒一层10毫米厚的纳米级石墨烯；（7）在最外层用直径为0.5微米的金刚石粉涂满容器，震动均匀；（8）将容器加盖，密封，放入电炉中；（9）将电炉加热在1500℃间，并开始计时计温；（10）在炉温达到选定温度800～1500℃时，定温，保温10小时后停电降温；（11）在工件达到室温后，拿出容器，放入洋火炉中开始加热；（12）用10%的盐水淬火，达到淬火温度保温5～20分钟；（13）淬火后在180 用低温回火1小时，即得。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合有纳米级层的金属型材，其特征是在金属型材的表面上复合一层纳米级石墨烯层，金属型材与石墨烯层为一整体结构。2.根据权利要求1所述的一种复合有纳米级层的金属型材，其特征在于所述型材包括金属板材、棒材或制造成型的机械金属零部件。3.根据权利要求1所述的一种复合有纳米金属型材，其特征在于所述金属包括40Cr、42CrMO、GCr或38CrMOAl型材。4.根据权利要求1所述的一种复合有纳米级层的金属型材，其特征在于所述纳米级层为20～70纳米石墨烯层，外形尺寸为4～10μm。5.根据权利要求1所述的一种复合有纳米级层的金属型材的制备方法，其特征在于包括如下步骤：1）将金属型材表面洗净、擦干；2）按重量比1:0.3～0.7:0.04～0.06的比例取石墨烯、粒度为100Nm的金刚石粉和2号助渗剂纳米碳管混合均匀备用；3）将步骤2）制得的混合体放入液态油中搅拌均匀，制成类胶体，待用；其中，油为20号润滑油，重量按工件大小定，只要是把石墨烯和助渗剂稀释到能涂到工件上即可...

【专利技术属性】
技术研发人员：张国徽，杨树桐，贾春德，段占强，张皓添，林子涵，丛大海，
申请(专利权)人：张国徽，
类型：发明
国别省市：