[发明专利]一种增强铝基复合材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及铝基合金，具体地说是一种增强铝基复合材料的制备方法。

背景技术

铝及其合金具有密度小、导电导热性强、延展性好和可回收再生的诸多优点，在航空、航天、交通运输、包装容器和建筑装饰等行业得到了广泛应用，已成为全球工业发展必不可少的战略资源之一。但由于纯铝具有强度较低和热膨胀系数大等缺点，在用于制作工程技术领域的结构零件时受到了限制。当结构零件要求铝材具有优良的综合性能时，一般要采用铝基复合材料。从性能角度而言，铝基复合材料与纯铝密度相近，热膨胀系数仅为铝的一半左右，强度为铝的1.5倍，刚度为铝的1.7倍，弹性模量为铝的1.4倍，使用温度可达400℃，因此，铝基复合材料是制作铝基结构零件的理想材料。

铝基复合材料是以铝或铝合金为基体，以金属或非金属颗粒、晶须或纤维为增强相的非均质混合物。它在保持金属基复合材料普遍具备的高温性能好、比刚度高和尺寸稳定的优点的同时，又部分沿袭了纯铝密度低、导热性好和耐腐蚀性强的优势，还具有复合工艺相对简单和灵活多样的特点。因此，铝基复合材料在金属基复合材料中占主导地位，也成为各工业领域中广泛应用的功能材料。目前，关于改善铝基复合材料综合性能的研究已成为当前金属基复合材料发展和研究工作的主流，各种新型铝基复合材料不断被研发。CN200710056691.7公开了原位合成碳纳米管/镍/铝增强增韧氧化铝基复合材料制备方法，所制备的碳纳米管与氧化铝之间的结合程度较弱，碳纳米管的合成效果不佳；CN200910309838.8披露了一种碳纳米管和硼酸铝晶须混杂增强铝基复合材料的制备方法，该方法无法避免碳纳米管和硼酸铝晶须在铝基复合材料中的团聚和偏聚分布，增强效果不佳，且对铝基复合材料结构和性能有不良影响，另一方面该方法采用液相法，易造成碳纳米管结构的破坏和增强相-基体不良界面反应的发生，影响了增强相的增强效果和铝基复合材料的力学性能；CN201110134858.3报道了碳纳米管-氧化铝复合增强镁基复合材料的制备方法，该方法工艺中，在合成碳纳米管后，碳纳米管与表面光滑的该种氧化铝颗粒仅能形成较弱的物理附着，不存在牢固的机械结合，使得后续复合材料制备过程中，碳纳米管易于从氧化铝颗粒表面剥离，从而碳纳米管和氧化铝颗粒只能各自独立地发挥增强相特性，此外该方法采用氮气作为载气，不利于保持反应过程中过渡族金属催化剂催化活性的持久发挥和碳纳米管纯度的提高，使得其间的碳纳米管合成效果不佳。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供一种增强铝基复合材料的制备方法，是用纳米碳管与微米氧化铝颗粒联合增强铝基复合材料的制备方法，通过纳米碳管和微米氧化铝颗粒的原位复合，并利用纳米碳管和微米α型氧化铝颗粒联合增强相的特点，显著提高了铝基复合材料的力学性能，克服了现有技术中增强相的增强效果弱和制得的铝基复合材料的力学性能差的缺陷。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：一种增强铝基复合材料的制备方法，是用纳米碳管与微米氧化铝颗粒联合增强铝基复合材料的制备方法，具体步骤如下：

第一步，制备负载镍催化剂的微米γ型氧化铝颗粒：

按质量比为六水合硝酸镍:γ型氧化铝颗粒＝0.05～0.60:1，将粒径为1～10μm的γ型氧化铝颗粒加入到用电磁搅拌器搅拌的摩尔浓度为0.005～0.15mol/L的六水合硝酸镍水溶液中，持续搅拌2～3h后，采用定性滤纸进行过滤，获得表面负载硝酸镍溶液的氧化铝颗粒，将其置于电热恒温干燥箱中于80～120℃干燥5～10h，将干燥后的负载硝酸镍的氧化铝颗粒置于石英舟中，将该石英舟置于管式炉的恒温区，以150～200mL/min的流速向该管式炉中通入氢气，然后将该管式炉升温至450～600℃，并在氢气气氛下煅烧还原1～3h，得到负载镍催化剂的微米γ型氧化铝颗粒。

第二步，制备纳米碳管-微米氧化铝颗粒原位混合物：