一种镁合金基层状复合材料及其制备方法技术

本发明专利技术提供了一种镁合金基层状复合材料及其制备方法，包括：将羧基化石墨烯分散在溶剂中，得到石墨烯分散液；将碳纳米管分散在溶剂中，得到碳纳米管分散液；将碳纳米管分散液、石墨烯分散液、碳纳米管分散液依次喷射沉积在镁箔表面，得到包含喷射层的镁基复合片层；将镁基复合片层破碎为层状基元，并将层状基元置于模具中依次进行真空热压烧结和热挤压，得到镁合金基层状复合材料。本发明专利技术提供的镁合金基层状复合材料实现了力学性能和电磁屏蔽效能的协同增强，而且扩宽了镁合金在电磁屏蔽领域的应用。的应用。的应用。

【技术实现步骤摘要】
一种镁合金基层状复合材料及其制备方法


[0001]本专利技术涉及金属复合材料
，特别涉及一种镁合金基层状复合材料及其制备方法。

技术介绍

[0002]镁基复合材料不仅具有比强度、比刚度高、耐磨性能好等优点，而且具有良好的电磁屏蔽性能，因而广泛应用于骑车、航空航天、电子产品等领域中。但是镁合金仅对低频段电磁波(≤300MHz，即无线电波范畴)屏蔽效果良好，对高频和超高频电磁波屏蔽效果并不理想，导致镁合金难以抵御高频和超高频电子站武器的攻击，而电子战武器装备的电磁屏蔽能力决定了其战场生存能力，甚至影响到战争的成败。因此，现有镁合金屏蔽频段狭窄的缺点严重阻碍了在国防电磁屏蔽领域的应用。

技术实现思路

[0003]本专利技术实施例提供了一种镁合金基层状复合材料及其制备方法，该镁合金基层状复合材料兼具优异的力学性能和电磁屏蔽效能，且扩宽了镁合金在电磁屏蔽领域的应用。
[0004]第一方面，本专利技术提供了一种镁合金基层状复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
[0005]将羧基化石墨烯分散在溶剂中，得到石墨烯分散液；将碳纳米管分散在所述溶剂中，得到碳纳米管分散液；
[0006]将所述碳纳米管分散液、所述石墨烯分散液、所述碳纳米管分散液依次喷射沉积在镁箔表面，得到包含喷射层的镁基复合片层；
[0007]将所述镁基复合片层破碎为层状基元，并将所述层状基元置于模具中依次进行真空热压烧结和热挤压，得到所述镁合金基层状复合材料。
[0008]优选地，所述羧基化石墨烯由石墨烯纳米片经酸洗得到。
[0009]优选地，所述石墨烯纳米片的尺寸为0.5～5μm。
[0010]更优选地，所述石墨烯纳米片的厚度为0.8～1.2nm。
[0011]优选地，所述碳纳米管的直径为30～80nm。
[0012]优选地，所述碳纳米管的长度小于10μm。
[0013]优选地，所述羧基化石墨烯的制备方法包括：将所述石墨烯纳米片置于酸溶液中，并于60～80℃下搅拌4～6h。
[0014]更优选地，所述羧基化石墨烯的制备方法包括：将所述石墨烯纳米片置于酸溶液中超声20～40min后，并于60～80℃下搅拌4～6h。
[0015]优选地，所述碳纳米管为经所述酸洗得到的；所述酸洗包括将碳纳米管置于所述酸溶液中，并于60～80℃下搅拌4～6h。
[0016]更优选地，所述碳纳米管为经酸洗得到的；所述酸洗包括将碳纳米管置于所述酸溶液中超声20～40min后，并于60～80℃下搅拌4～6h。
[0017]优选地，所述酸溶液为体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸的混合液。
[0018]优选地，所述石墨烯分散液中所述羧基化石墨烯的质量浓度为0.5～0.7g/L。
[0019]更优选地，所述石墨烯分散液中所述羧基化石墨烯的质量浓度为0.6g/L。
[0020]优选地，所述碳纳米管分散液中所述碳纳米管的质量浓度为0.2～0.4g/L。
[0021]更优选地，所述碳纳米管分散液中所述碳纳米管的质量浓度为0.3g/L。
[0022]优选地，所述溶剂为无水乙醇。
[0023]优选地，在进行所述喷射沉积之前，还包括：
[0024]将所述镁箔进行打磨处理，并将所述镁箔加热至80～100℃。
[0025]优选地，所述喷射沉积的喷射压强为0.2～0.4MPa。
[0026]更优选地，所述喷射沉积的喷射压强为0.3MPa。
[0027]优选地，所述喷射层包括依次连接的碳纳米管层、羧基化石墨烯层和碳纳米管层。
[0028]优选地，所述喷射层的质量为所述镁箔质量的0.45～0.55wt％。
[0029]更优选地，所述喷射层中所述碳纳米管层、所述羧基化石墨烯层和所述碳纳米管层的质量之比为1:1:1。
[0030]优选地，所述层状基元的尺寸为1.5～2.5mm，厚度为45～55μm。
[0031]优选地，所述真空热压烧结的温度为625～635℃，压力为45～55MPa，时间为5.5～6.5h，真空度为4
×
10
‑3～6
×
10
‑3Pa。
[0032]更优选地，所述真空热压烧结的温度为630℃，压力为50MPa，时间为6h。
[0033]优选地，所述热挤压的温度为380～420℃，积压比为(25～30):1，挤压速度为0.1～0.3mm/s。
[0034]更优选地，所述热挤压的温度为400℃，积压比为29:1，挤压速度为0.1mm/s。
[0035]第二方面，本专利技术提供了采用上述第一方面所述的制备方法制备得到的镁合金基层状复合材料。
[0036]优选地，所述镁合金基层状复合材料由层状基元经真空热压烧结和热挤压得到；所述层状基元为表面包含喷射层的镁基复合片层，所述喷射层包括依次连接的碳纳米管层、羧基化石墨烯层和碳纳米管。
[0037]本专利技术与现有技术相比至少具有如下有益效果：
[0038]本专利技术首先制备包含纳米碳层的镁基复合片层，通过羧基化石墨烯和碳纳米管增强镁箔的力学性能，而且该镁基复合片层的表面形成了底部和顶部为碳纳米管、中间为羧基化石墨烯的纳米碳层；然后在对该镁基复合片层进行破碎得到层状基元，通过该层状基元进行真空热压烧结和热挤压得到镁合金基层状复合材料，纳米碳层的存在使得该复合材料的力学性能和电磁波屏蔽性能均得到了显著提升，进而实现了轻质
‑
力学
‑
屏蔽功能一体化。
[0039]在本专利技术中纳米碳层中的羧基化石墨烯和碳纳米管形成了三维网状连通结构，使得电磁波在纳米碳层中的传输路径更为复杂和迂回，增强了电磁波在传输过程中的损耗。而且本专利技术制备的镁合金基层状复合材料由层状基元制备得到，电磁波在该层状复合材料之间多次反射，进一步增强了对电磁波吸收损耗的增强，因而显著提高了电磁屏蔽效能并扩宽了镁合金在电磁屏蔽领域的应用。
附图说明
[0040]图1是本专利技术实施例提供的镁合金基层状复合材料的制备方法的流程图；
[0041]图2是本专利技术实施例1提供的喷射层分布在镁箔表面的SEM电镜图；
[0042]图3是本专利技术对比例2提供的喷射层分布在镁箔表面的SEM电镜图；
[0043]图4是本专利技术对比例3提供的喷射层分布在镁箔表面的SEM电镜图；
[0044]图5是本专利技术对比例1提供的挤压态纯镁基体的光学显微镜图片；
[0045]图6是本专利技术实施例1提供的镁合金基层状复合材料的光学显微镜图片；
[0046]图7是本专利技术实施例1提供的镁合金基层状复合材料的SEM电镜图；
[0047]图8是本专利技术实施例1提供的镁合金基层状复合材料的TEM电镜图；
[0048]图9是本专利技术实施例1、对比例1至3提供的材料的应力
‑
应变曲线图；
[0049]图10是本专利技术实施例1、对比例1至3提供的材料在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种镁合金基层状复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将羧基化石墨烯分散在溶剂中，得到石墨烯分散液；将碳纳米管分散在所述溶剂中，得到碳纳米管分散液；将所述碳纳米管分散液、所述石墨烯分散液、所述碳纳米管分散液依次喷射沉积在镁箔表面，得到包含喷射层的镁基复合片层；将所述镁基复合片层破碎为层状基元，并将所述层状基元置于模具中依次进行真空热压烧结和热挤压，得到所述镁合金基层状复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述羧基化石墨烯由石墨烯纳米片经酸洗得到；优选地，所述石墨烯纳米片的尺寸为0.5～5μm，厚度优选为0.8～1.2nm；和/或所述碳纳米管的直径为30～80nm，长度优选为小于10μm。3.根据权利要求2所述的制备方法，其特征在于：所述羧基化石墨烯的制备方法包括：将所述石墨烯纳米片置于酸溶液中，并于60～80℃下搅拌4～6h；和/或所述碳纳米管为经酸洗得到的；所述酸洗包括将碳纳米管置于所述酸溶液中，并于60～80℃下搅拌4～6h；优选地，所述酸溶液为体积比为3:1的浓硫酸和浓硝酸的混合液。4.根据权利要求1中所述的制备方法，其特征在于：所述石墨烯分散液中所述羧基化石墨烯的质量浓度为0.5～0.7g/L，优选为0.6g/L；和/或所述碳纳米管分散液中所述碳纳米管的质量浓度为0.2～0.4g/L，优选为0.3g/L；优...

【专利技术属性】
技术研发人员：施海龙，胡小石，孙振明，王晓军，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：