【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及铝基复合材料，尤其涉及一种高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料及其制备方法和应用。
技术介绍
1、本专利技术
技术介绍
中公开的信息仅仅旨在增加对本专利技术的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
2、石墨烯增强铝基复合材料的高强高韧性能是材料研究学者一直追求的目标，研究发现，当石墨烯含量超过临界值时，由于无法完全实现石墨烯的铺展与弥散分布，在塑性变形过程中偏聚的石墨烯形成裂纹源，材料的强塑性均降低。
3、材料的晶粒越细小，其强度就越高，这一规律在晶粒尺寸高于某个临界尺寸(约10～15nm)时成立，这也正是超细晶材料研究的主要驱动力。现有公开文献，如cn 103993192a、cn 104073674 a、cn 106513621 a和cn 107675028 a，提高石墨烯增强铝基复合材料强度重点集中于通过机械球磨、剧烈塑性变形实现铝基体晶粒的细化以及石墨烯在铝基体中的均匀分布，然而，上述方法仍存在以下不足：(1)铝基体晶粒的细化与石墨烯的弥散化同步进行，难以进行组织调控；(2)机械球磨、剧烈塑性变形过程片状石墨烯发生损伤，缺陷的增多对材料的力学性能和物理性能产生影响；(3)超细晶铝基体组织稳定性较差，在热环境中容易发生晶粒长大，造成材料性能降低；(4)机械球磨、剧烈塑性变形实现石墨烯的分散效率低，难以满足工业化生产的需求。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术提供了一种高强韧石墨
2、第一方面，本专利技术提供了一种高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料的制备方法，包括如下步骤：
3、步骤s1：对微米晶铝基粉末一与纯镁粉末进行混合球磨处理，实现镁原子在铝晶界处的偏聚，得到纳米晶混合粉末一；所述纯镁粉末的质量分数为微米晶铝基粉末一和纯镁粉末总质量的5～10wt％；
4、步骤s2：将纳米晶混合粉末一与微米晶铝基粉末二、石墨烯粉末在有机溶剂中进行机械搅拌，得到混合液；
5、步骤s3：对步骤s2得到的混合液进行干燥，得到混合粉末二；
6、步骤s4：对步骤s3得到的混合粉末二依次进行压制、挤压成型，即得。
7、第二方面，本专利技术提供了上述制备方法制备得到的高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料。
8、第三方面，本专利技术提供了上述高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料在铝合金零部件中的应用。
9、与现有技术相比，本专利技术取得了以下有益效果：
10、(1)本专利技术通过球磨制备纳米晶铝基体粉末，随后采用机械搅拌实现纳米晶铝基体粉末、微米晶铝基粉末、石墨烯的均匀混合，避免了石墨烯在弥散化、铺展过程中受到损伤，有利于石墨烯对铝基体机械、物理性能的改善；
11、(2)本专利技术通过纯镁粉末和铝基粉末混合球磨实现了镁原子在铝基体中固溶、铝晶界处偏聚，在钉扎效应、拖拽效应的耦合作用下，能够改善具有超细晶组织的石墨烯增强双模态铝基复合材料在热环境(热加工、热处理)中的组织热稳定性，提高复合材料的产品稳定性；
12、(3)本专利技术中将球磨态铝基粉末(纳米晶)与未球磨铝基粉末(微米晶)混合，铝基体的晶粒尺寸呈现双模态分布，基于晶界强化、背应力强化与加工硬化，实现了石墨烯增强铝基复合材料的强度与塑性的同时提高，屈服强度达254mpa以上，延伸率达12％以上；
13、(4)本专利技术仅采用机械混合即可获得具有高强度和高韧性的石墨烯增强铝基复合材料，无需经过繁琐的化学改性，工艺流程简单，成本低，对设备要求低，生产效率高，具有良好的可重复性，适合于工业化生产，具有广阔的应用前景。
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1.一种高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述微米晶铝基粉末一和微米晶铝基粉末二为纯铝或铝合金粉末；优选的，所述微米晶铝基粉末一的平均粒径为1～20μm，微米晶铝基粉末二的平均粒径为1～100μm。
3.如权利要求1所述的高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，纯镁粉末的平均粒径为10～100μm。
4.如权利要求1所述的高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述球磨的自转转速为300～500rpm，球料比为50～70:1，球磨时间为5～20h。
5.如权利要求1所述的高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2中，石墨烯粉末的质量分数为纳米晶混合粉末一、微米晶铝基粉末二和石墨烯粉末总质量的0.1～1wt％；所述微米晶铝基粉末二的质量分数为纳米晶混合粉末一、微米晶铝基粉末二和石墨烯粉末总质量的10～90wt％。
6.如权
7.如权利要求1所述的高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述干燥为真空干燥，干燥的温度为50～100℃，干燥的时间为1～5h；优选的，所述压制的压力为500MPa以上，所述挤压成型的温度为200～400℃。
8.一种如权利要求1～7任一项所述的制备方法制备得到的高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料。
9.如权利要求8所述的高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料，其特征在于，所述高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料的屈服强度在254MPa以上，延伸率在12％以上。
10.如权利要求8或9所述的高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料在铝合金零部件中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.如权利要求1所述的高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料的制备方法，其特征在于，所述微米晶铝基粉末一和微米晶铝基粉末二为纯铝或铝合金粉末；优选的，所述微米晶铝基粉末一的平均粒径为1～20μm，微米晶铝基粉末二的平均粒径为1～100μm。
3.如权利要求1所述的高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，纯镁粉末的平均粒径为10～100μm。
4.如权利要求1所述的高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s1中，所述球磨的自转转速为300～500rpm，球料比为50～70:1，球磨时间为5～20h。
5.如权利要求1所述的高强韧石墨烯增强双模态铝基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤s2中，石墨烯粉末的质量分数为纳米晶混合粉末一、微米晶铝基粉末二和石墨烯粉末总质量的0.1～1wt％；所述微米晶铝基粉末二的...
【专利技术属性】
技术研发人员：苏倩，吕金鸽，张萌帅，苏文通，战尚文，
申请(专利权)人：山东建筑大学，
类型：发明
国别省市：
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