[发明专利]一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法

摘要

本发明涉及一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，属于金属基复合材料制备技术领域。本发明以碳纳米管（CNTs）、纯铝粉和纯铝圆棒为原料，采用高能球磨法将CNTs和纯铝粉制备成前驱复合粉体，然后经室温压制和烧结工艺将其制备为圆柱体烧结坯，并将纯铝圆棒加工为与烧结坯相同直径的圆柱坯；采用复合热挤压工艺两种锭坯一起挤压成复合棒材，然后采用拉拔、轧制工艺对其进行后续变形加工，退火处理后得到高强高导的纯铝包覆碳纳米管增强铝基复合材料。本发明创造性地将纯铝与CNTs/Al复合材料一起进行复合挤压，对CNTs/Al进行变形加工的同时将纯铝包覆在其外层，获得高强高导CNTs增强铝基复合材料。该方法工艺过程简便，设备简单，易于实现规模化生产。

主权项

一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，具体包括以下步骤：（1）复合前驱粉体的制备：采用高能球磨法将碳纳米管和纯铝粉混合均匀得到CNTs/Al的前驱复合粉体，前驱复合粉体中碳纳米管的质量百分比为0.5~5%，纯铝粉的质量百分比为95~99.5%；（2）复合粉体的压制与烧结：将步骤（1）制备得到的CNTs/Al前驱复合粉体压制成圆柱坯料，然后，将圆柱坯料在真空或惰性气体保护气氛下进行烧结，烧结温度为500~620℃，烧结2~8h得到CNTs/Al复合材料烧结坯；（3）制备和CNTs/Al复合材料烧结坯直径相同的纯铝圆柱坯；（4）CNTs/Al复合材料烧结坯和纯铝坯的复合热挤压：将步骤（2）所制备的CNTs/Al复合材料烧结坯和纯铝坯在真空或惰性气体保护气氛加热炉中加热至450‑550℃，并保温至锭坯内外温度均匀一致；与此同时，将挤压筒和挤压模进行预热；然后装配挤压模和挤压筒，并将热的锭坯快速转移至挤压筒，CNTs/Al复合材料烧结坯靠近挤压模，纯铝坯置于其后，然后进行热挤压得到纯铝包覆CNTs/Al复合棒材；（5）纯铝包覆CNTs/Al复合棒材的后续加工处理：将步骤（4）得到的纯铝包覆CNTs/Al复合棒材进行矫直处理，对矫直后复合棒材进行减径拉拔，获得所需尺寸的复合线材；将复合棒材进行不同道次热轧和冷轧，获得所需尺寸的复合带材；将复合线材或带材进行去应力或再结晶退火处理得到碳纳米管增强铝基复合材料。