【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及固相连接领域，特别是涉及一种石墨烯铝基复合材料制备方法及制备装置。
技术介绍
1、金属基复合材料具有高比强度、高韧性、良好抗磨性能、优异导电导热性能及良好可设计性等优点，被广泛应用于航空航天、交通运输和电子信息等领域。其中，铝基复合材料由于轻质、高强、耐蚀、耐磨等优势成为目前航空航天领域应用最广泛的一类金属基复合材料。然而，科技的进步和材料服役环境的改变对铝基复合材料的性能提出了更高的要求，传统陶瓷颗粒增强的铝基复合材料的性能已难以满足需要，迫切需要开发高性能的铝基复合材料。
2、铝基复合材料一般由铝或铝合金基体和增强相两部分构成。增强相的种类、尺寸、分布、含量和增强相与铝基体之间的界面是决定铝基复合材料性能的主要因素，因此，增强相的选择对于高性能铝基复合材料的制备极为重要。工程上，通常选用具有超低密度、超高强度及良好柔韧的石墨烯作为铝基复合材料的理想增强体。然而石墨烯容易团聚，并且石墨烯和铝基体之间为弱结合，为了有效改善石墨烯在铝基体中的分散性及二者之间的界面结合，研究者开发了多种制备方法。目前，主要采用粉末冶金的方法制备石墨烯铝基复合材料，但该方法仍旧存在着石墨烯在铝基体中分布均匀性较差的问题。
3、因此，如何使石墨烯在铝基体中分布的更为均匀成为本领域技术人员目前所亟待解决的问题。
技术实现思路
1、为解决以上技术问题，本专利技术提供一种能够使石墨烯在铝基体中分布的更为均匀的石墨烯铝基复合材料制备方法及制备装置。
2、为实现上述
3、本专利技术提供一种石墨烯铝基复合材料制备方法，包括以下步骤：
4、步骤一，将铝基层和石墨烯层交替层叠布置，并使位于层叠方向两端的两层均为所述铝基层，以获得层叠坯料；
5、步骤二，沿所述铝基层和所述石墨烯层的层叠方向向所述层叠坯料施加预设压力，以使相邻的所述铝基层和所述石墨烯层均相贴合；
6、步骤三，对所述层叠坯料施加超声振动，并对所述铝基层和所述石墨烯层进行搅拌摩擦焊接。
7、本专利技术还提供一种适用于所述的石墨烯铝基复合材料制备方法的石墨烯铝基复合材料制备装置，包括：
8、用于对所述层叠坯料施加所述压力的加压机构；
9、用于向所述层叠坯料施加超声振动的超声振动机构；
10、用于对所述层叠坯料进行搅拌摩擦焊接的搅拌摩擦焊接机构。
11、可选地，所述超声振动机构包括依次连接的超声波发生器、超声波换能器和振动头。
12、可选地，石墨烯铝基复合材料制备装置还包括控制元件和传感器，所述传感器用于监测所述振动头的输出频率，所述传感器和所述超声波发生器均与所述控制元件通信连接。
13、可选地，石墨烯铝基复合材料制备装置还包括驱动机构，所述驱动机构与所述超声振动机构和所述搅拌摩擦焊接机构均相连，以驱动所述超声振动机构和所述搅拌摩擦焊接机构运动。
14、可选地，所述驱动机构包括相互垂直的第一直线驱动器和第二直线驱动器，所述第一直线驱动器与所述第二直线驱动器相连，以驱动所述第二直线驱动器运动，所述第二直线驱动器与所述超声振动机构和所述搅拌摩擦焊接机构均相连，以驱动所述超声振动机构和所述搅拌摩擦焊接机构运动，且所述超声振动机构和所述搅拌摩擦焊接机构的运动方向均与所述第二直线驱动器的运动方向相垂直。
15、可选地，所述驱动机构还包括支撑台；
16、所述第一直线驱动器包括两个第一丝杠和两个第一电机，两个所述第一电机分别与两个所述第一丝杠相连，以分别驱动两个所述第一丝杠转动，两个第一丝杠分别设置于所述支撑台相对的两侧，各个所述第一丝杠均轴向定位，并均与所述支撑台转动连接；
17、所述第二直线驱动器包括两个第二丝杠、两个第二电机、两个导轨、两个滑块以及连接结构，两个所述第二丝杠均轴向定位，两个所述第二丝杠分别与两个导轨转动连接，所述第二丝杠的轴线方向与所述导轨的长度方向相平行，所述第二丝杠的轴线与所述第一丝杠的轴线相垂直，两个所述第二电机分别与两个所述第二丝杠相连，以分别驱动两个所述第二丝杠转动，两个所述滑块分别与两个所述导轨滑动连接，两个所述滑块分别套设于两个所述第二丝杠上，并分别与两个所述第二丝杠螺纹连接，两个所述滑块通过所述连接结构相连，所述超声振动机构和所述搅拌摩擦焊接机构均与所述连接结构相连；
18、两个所述第一丝杠分别穿过两个所述导轨，且两个所述导轨分别与两个所述第一丝杠螺纹连接，两个所述导轨上均设置有导向块，所述支撑台相对的两侧相对设置有两个导向槽，两个所述导向块分别与两个所述导向槽滑动连接，所述导向槽的长度方向与所述第一丝杠的轴线方向相平行。
19、可选地，石墨烯铝基复合材料制备装置还包括第一定位夹具、第二定位夹具、第一连接板、第二连接板、中间连接件、螺栓以及螺母；
20、其中，所述超声振动机构定位夹紧于所述第一定位夹具和所述第二定位夹具之间，且所述第一定位夹具和所述第二定位夹具能够拆卸地连接；
21、所述第一连接板和所述第二连接板平行并相对设置，所述第一连接板与所述第二直线驱动器相连，所述第二连接板通过所述中间连接件与所述第一定位夹具或者所述第二定位夹具相连，所述第二连接板上设置有贯通槽，所述螺栓的一端依次穿过所述贯通槽和所述第二连接板，并通过所述螺母紧固，且螺栓与所述贯通槽滑动连接。
22、可选地，所述贯通槽相对的两个侧壁均为锯齿状结构。
23、可选地，所述加压机构包括两个夹紧板和两个第三直线驱动器，两个所述第三直线驱动器分别与两个所述夹紧板相连，两个所述第三直线驱动器分别用于驱动两个所述夹紧板沿所述铝基层和所述石墨烯层的层叠方向相互远离或者相互靠近。
24、本专利技术相对于现有技术取得了以下技术效果：
25、本专利技术提供的石墨烯铝基复合材料制备方法利用搅拌摩擦焊接配合超声波振动来实现石墨烯铝基复合材料的制备，与采用粉末冶金法制备石墨烯铝基复合材料相比，本专利技术提供的石墨烯铝基复合材料制备方法不仅克服了粉末冶金法石墨烯与铝基体之间容易发生不良界面反应的问题，提高了石墨烯铝基复合材料的力学性能，而且通过温度效应、振动效应和剧烈塑性变形，能够使晶粒细化，且超声波振动可使石墨烯更为分散，使得石墨烯增强相在铝基体中的分布均匀性更好，实现组织和性能的优化，提高了石墨烯铝基复合材料的强度和韧性。
本文档来自技高网...【技术保护点】
1.一种石墨烯铝基复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.一种适用于权利要求1所述的石墨烯铝基复合材料制备方法的石墨烯铝基复合材料制备装置，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的石墨烯铝基复合材料制备装置，其特征在于，所述超声振动机构包括依次连接的超声波发生器、超声波换能器和振动头。
4.根据权利要求3所述的石墨烯铝基复合材料制备装置，其特征在于，还包括控制元件和传感器，所述传感器用于监测所述振动头的输出频率，所述传感器和所述超声波发生器均与所述控制元件通信连接。
5.根据权利要求2所述的石墨烯铝基复合材料制备装置，其特征在于，还包括驱动机构，所述驱动机构与所述超声振动机构和所述搅拌摩擦焊接机构均相连，以驱动所述超声振动机构和所述搅拌摩擦焊接机构运动。
6.根据权利要求5所述的石墨烯铝基复合材料制备装置，其特征在于，所述驱动机构包括相互垂直的第一直线驱动器和第二直线驱动器，所述第一直线驱动器与所述第二直线驱动器相连，以驱动所述第二直线驱动器运动，所述第二直线驱动器与所述超声振动机构和所述搅拌摩擦焊接机构均
7.根据权利要求6所述的石墨烯铝基复合材料制备装置，其特征在于，所述驱动机构还包括支撑台；
8.根据权利要求6所述的石墨烯铝基复合材料制备装置，其特征在于，还包括第一定位夹具、第二定位夹具、第一连接板、第二连接板、中间连接件、螺栓以及螺母；
9.根据权利要求8所述的石墨烯铝基复合材料制备装置，其特征在于，所述贯通槽相对的两个侧壁均为锯齿状结构。
10.根据权利要求2所述的石墨烯铝基复合材料制备装置，其特征在于，所述加压机构包括两个夹紧板和两个第三直线驱动器，两个所述第三直线驱动器分别与两个所述夹紧板相连，两个所述第三直线驱动器分别用于驱动两个所述夹紧板沿所述铝基层和所述石墨烯层的层叠方向相互远离或者相互靠近。
...【技术特征摘要】
1.一种石墨烯铝基复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.一种适用于权利要求1所述的石墨烯铝基复合材料制备方法的石墨烯铝基复合材料制备装置，其特征在于，包括：
3.根据权利要求2所述的石墨烯铝基复合材料制备装置，其特征在于，所述超声振动机构包括依次连接的超声波发生器、超声波换能器和振动头。
4.根据权利要求3所述的石墨烯铝基复合材料制备装置，其特征在于，还包括控制元件和传感器，所述传感器用于监测所述振动头的输出频率，所述传感器和所述超声波发生器均与所述控制元件通信连接。
5.根据权利要求2所述的石墨烯铝基复合材料制备装置，其特征在于，还包括驱动机构，所述驱动机构与所述超声振动机构和所述搅拌摩擦焊接机构均相连，以驱动所述超声振动机构和所述搅拌摩擦焊接机构运动。
6.根据权利要求5所述的石墨烯铝基复合材料制备装置，其特征在于，所述驱动机构包括相互垂直的第一直线驱动器和第二直线驱动器，所述第一直线驱动器与所述第二直线驱动器相连，...
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。