[发明专利]碳纳米管‑氧化铝混杂增强镁铝合金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通过把熔融金属与纤维或晶须和颗粒浸渗制造含有非金属纤维或晶须的合金，具体地说是碳纳米管-氧化铝混杂增强镁铝合金复合材料的制备方法。

背景技术

镁基复合材料是以镁或镁合金为基体材料，以颗粒、纤维或晶须为增强相的一种金属基复合材料。镁基复合材料具有密度低，抗拉强度高，延伸率高，耐腐蚀和防锈等优异性能，克服了传统镁合金易氧化、不耐腐蚀和物理化学性能不稳定等缺点。因此，作为一种综合性能优异的新型金属基复合材料，镁基复合材料在航空航天、电子、机械、建材、汽车等众多高新技术领域中有巨大的应用前景。但是，随着应用领域对镁基复合材料的综合性能提出更高要求，传统增强相(例如氧化铝、碳化硅等)增强的镁基复合材料性能难以满足更严苛的应用需求，新型纳米相增强的镁基复合材料相继出现，其具有更优异的物理和力学性能。但是，在纳米相增强镁基复合材料的制备过程中也存在诸多问题，例如，难以实现纳米增强相在镁基复合材料中的均匀分散，增强相与基体之间润湿性差，以及基体容易被氧化腐蚀等，这些导致纳米相增强镁基复合材料的物理性能和力学性能提高幅度并不理想。因此，如何通过新工艺、新方法和新型增强相改进镁基复合材料的综合性能成为近年来该领域研究的热点。

碳纳米管具有轻质、比强度和比刚度高、轴向膨胀系数低、优异的导热性和导电性等特性，被认为是金属、陶瓷和高分子基复合材料的理想增强相，现今碳纳米管增强镁基复合材料已成为高强轻质复合材料的研究热点。

CN2016101177099公开了一种镁基复合材料的制备方法，通过浮动催化法在纳米碳化硅颗粒上原位生长了碳纳米管制备碳纳米管-碳化硅原位复合增强相，通过放电等离子体烧结工艺制备了碳纳米管-碳化硅混杂增强镁基复合材料。CN2012101608744披露了原位合成的碳纳米管增强镁基复合材料的制备方法，采用化学气相沉积法在Co/Mg催化剂前驱体上生长了碳纳米管，将碳纳米管和镁粉进行短时球磨后，通过压制、烧结和热挤压工艺得到碳纳米管增强镁基复合材料。CN2011101348583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，借助铁/氧化铝催化剂，通过催化裂解反应制得了碳纳米管-氧化铝复合增强相，通过搅拌铸造法制得了碳纳米管-氧化铝复合增强镁基复合材料。

上述现有技术的碳纳米管增强镁基复合材料的制备方法虽然在一定程度上提高了镁基复合材料的力学性能，但普遍存在碳纳米管合成效果不佳、在镁基体中分散效果差、易发生结构损伤、增强相-基体界面浸润性差、易形成弱界面结合、复合增强相的尺度或结构使得其不适合作为镁基复合材料的增强相，导致碳纳米管优异的增强效果未得到充分发挥，镁基复合材料的综合力学性能较低的缺陷。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：提供碳纳米管-氧化铝混杂增强镁铝合金复合材料的制备方法，是一种通过浮动催化法在球形纳米氧化铝和铝颗粒上原位生长碳纳米管制备原位复合碳纳米管-氧化铝和原位复合碳纳米管-铝混杂增强相，通过压力浸渗工艺制备碳纳米管-氧化铝混杂增强镁铝合金复合材料的方法，克服了现有技术存在碳纳米管合成效果不佳、在镁基体中分散效果差、易发生结构损伤、增强相-基体界面浸润性差、易形成弱界面结合、复合增强相的尺度或结构使得其不适合作为镁基复合材料的增强相，导致碳纳米管优异的增强效果未得到充分发挥，镁基复合材料的综合力学性能较低的缺陷。

本发明解决该技术问题所采用的技术方案是：碳纳米管-氧化铝混杂增强镁铝合金复合材料的制备方法，是一种通过浮动催化法在球形纳米氧化铝和铝颗粒上原位生长碳纳米管制备原位复合碳纳米管-氧化铝和原位复合碳纳米管-铝混杂增强相，通过压力浸渗工艺制备碳纳米管-氧化铝混杂增强镁铝合金复合材料的方法，具体步骤如下：

第一步，原位复合碳纳米管-氧化铝和原位复合碳纳米管-铝混杂增强相的制备：