【技术实现步骤摘要】
本申请涉及材料，特别是涉及一种石墨烯铝基复合材料及其制备方法、铝基制品。
技术介绍
1、铝合金为基体的复合材料是工程材料领域轻量化的常用材料，其中al-zn-mg-cu系铝合金因具备较高的抗拉强度，广泛应用在航空航天等领域，但传统的al-zn-mg-cu系合金得延伸率较低。
2、石墨烯是具有较好的力学性能和超高导电性的单原子层二维材料，是铝基复合材料的理想增强相。通过将石墨烯分散在铝基材料中得到石墨烯铝基复合材料，能够提高石墨烯铝基复合材料的延伸率。然而，传统方法制备的石墨烯铝基复合材料的延伸率依然较低。
3、因此，需要对传统技术进行改进。
技术实现思路
1、基于此，本申请提供了一种在基本保证抗拉强度的基础上，有效提升延伸率的石墨烯铝基复合材料的制备方法。
2、此外还提供了一种石墨烯铝基复合材料和铝基制品。
3、本申请解决上述技术问题的技术方案如下。
4、本申请第一方面提供了一种石墨烯铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
5、将石墨烯粉体和铝粉混合后进行脉冲电流辅助成型，得到石墨烯铝中间体；
6、将所述石墨烯铝中间体与镁、锌及铜混合熔炼并浇铸，得到石墨烯铝合金铸锭；及
7、将所述石墨烯铝合金铸锭依次进行塑性变形处理和脉冲电流辅助热处理，得到石墨烯铝基复合材料。
8、在其中一些实施例中，石墨烯铝基复合材料的制备方法中，所述脉冲电流辅助成型满足如下特征（1）~（5）中的至少一个
9、（1）所述脉冲电流辅助成型的外加压应力为60 mpa~80 mpa；
10、（2）所述脉冲电流辅助成型的电流强度为20 a~180 a；
11、（3）所述脉冲电流辅助成型的频率为100 hz~300 hz；
12、（4）所述脉冲电流辅助成型的脉冲电源占空比为0.1~0.5；
13、（5）所述脉冲电流辅助成型的时间为10 min ~30 min。
14、在其中一些实施例中，石墨烯铝基复合材料的制备方法中，所述脉冲电流辅助热处理满足如下特征（1）~（4）中的至少一个：
15、（1）所述脉冲电流辅助热处理的电流强度为80 a~120 a；
16、（2）所述脉冲电流辅助热处理的频率为100 hz~300 hz；
17、（3）所述脉冲电流辅助热处理的脉冲电源占空比为0.1~0.5；
18、（4）所述脉冲电流辅助热处理的时间为5 min ~30 min。
19、在其中一些实施例中，石墨烯铝基复合材料的制备方法中，所述塑性变形处理的方式包括热挤压处理，所述热挤压处理满足如下特征（1）~（3）中的至少一个：
20、（1）所述热挤压处理的挤压温度为370℃~500℃；
21、（2）所述热挤压处理的挤压速率为0.5 mm/s~1 mm/s；
22、（3）所述热挤压处理的挤压比为4~13。
23、在其中一些实施例中，石墨烯铝基复合材料的制备方法中，所述石墨烯的质量占所述石墨烯铝基复合材料质量的0.5 wt%~5 wt%。
24、在其中一些实施例中，石墨烯铝基复合材料的制备方法中，所述混合熔炼并浇铸的步骤包括：
25、将所述石墨烯铝中间体和镁混合后于480℃~520℃进行第一保温，得到第一熔体；
26、将所述第一熔体和锌混合后于720℃~750℃进行第二保温，得到第二熔体；
27、将所述第二熔体和铝铜中间合金混合后于770℃~790℃进行第三保温，得到石墨烯铝熔体；
28、将所述石墨烯铝熔体进行浇铸，得到石墨烯铝合金铸锭。
29、在其中一些实施例中，石墨烯铝基复合材料的制备方法中，按质量百分数计，所述石墨烯铝基复合材料包括以下组分：
30、zn：4 wt%~6.5 wt%、mg：1.5 wt%~2.5 wt%、cu：1 wt%~2.5wt%，gnps 0.5 wt%~5 wt%及余量al。
31、在其中一些实施例中，石墨烯铝基复合材料的制备方法中，所述制备方法满足如下特征（1）~（3）中的至少一个：
32、（1）所述铝粉的dv粒径为10 μm~80 μm；
33、（2）所述铝粉、镁和锌的纯度分别独立地≥99.95％；
34、（3）所述铝铜中间合金包括al-30cu。
35、在其中一些实施例中，石墨烯铝基复合材料的制备方法中，所述浇铸的温度为640℃～700℃。
36、在其中一些实施例中，石墨烯铝基复合材料的制备方法中，在所述浇铸步骤之前，还包括将所述熔炼步骤得到的石墨烯铝熔体进行精炼的步骤，所述精炼的方式包括通入氩气和加入精炼剂中的至少一种。
37、本申请第二方面提供了一种石墨烯铝基复合材料，采用第一方面提供的石墨烯铝基复合材料的制备方法制得。
38、本申请第三方面提供了一种铝基制品，包括第二方面提供的石墨烯铝基复合材料。
39、与现有技术相比较，上述石墨烯铝基复合材料的制备方法具有如下有益效果：
40、上述石墨烯铝基复合材料的制备方法，通过将石墨烯粉体和铝粉混合后进行脉冲电流辅助成型，脉冲电流辅助成型时产生的极化效应可有效提升石墨烯在铝粉中的分散性能，而后将得到的石墨烯铝中间体进行熔炼时，可有效提升石墨烯与铝基材料间的润湿性，从而有效避免熔炼时石墨烯因与铝基材料间润湿性差而发生团聚的问题；同时石墨烯通过以石墨烯铝中间体的形式进入熔体进行熔炼后再浇铸成型，然后再依次进行塑性变形及脉冲电流辅助热处理，各步骤之间相互配合，在基本保证抗拉强度和屈服强度的基础上，可有效提升石墨烯铝基复合材料的延伸率。
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1.一种石墨烯铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脉冲电流辅助成型满足如下特征（1）~（5）中的至少一个：
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脉冲电流辅助热处理满足如下特征（1）~（4）中的至少一个：
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述塑性变形处理的方式包括热挤压处理，所述热挤压处理满足如下特征（1）~（3）中的至少一个：
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯的质量占所述石墨烯铝基复合材料质量的0.5 wt%~5 wt%。
6.如权利要求1~5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合熔炼并浇铸的步骤包括：
7.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，按质量百分数计，所述石墨烯铝基复合材料包括以下组分：
8.如权利要求6所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法满足如下特征（1）~（3）中的至少一个：
9.如权利要求1~5、7~8任一项所述的制备方法，其特征在于，所述浇铸的温度为
10.如权利要求1~5、7~8任一项所述的制备方法，其特征在于，在所述浇铸步骤之前，还包括将所述熔炼步骤得到的石墨烯铝熔体进行精炼的步骤，所述精炼的方式包括通入氩气和加入精炼剂中的至少一种。
11.一种石墨烯铝基复合材料，其特征在于，采用如权利要求1~10任一项所述的制备方法制得。
12.一种铝基制品，其特征在于，包括如权利要求11所述的石墨烯铝基复合材料。
...【技术特征摘要】
1.一种石墨烯铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
2.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脉冲电流辅助成型满足如下特征（1）~（5）中的至少一个：
3.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述脉冲电流辅助热处理满足如下特征（1）~（4）中的至少一个：
4.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述塑性变形处理的方式包括热挤压处理，所述热挤压处理满足如下特征（1）~（3）中的至少一个：
5.如权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述石墨烯的质量占所述石墨烯铝基复合材料质量的0.5 wt%~5 wt%。
6.如权利要求1~5任一项所述的制备方法，其特征在于，所述混合熔炼并浇铸的步骤包括：
7.如权利...
【专利技术属性】
技术研发人员：肖治同，曹振，李炯利，王刚，王旭东，
申请(专利权)人：北京石墨烯技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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