[发明专利]一种石墨烯铝碳化硅复合材料及其制备方法和其应用

摘要

本发明涉及一种石墨烯铝碳化硅复合材料及其制备方法，所述复合材料由下述配比的物质组成：10～40vol％的碳化硅，0.5～2wt％的石墨烯，余量为铝合金。所述的复合材料采用粉末冶金法制备，通过配料、混粉、装包套、真空脱气、热等静压成形处理制得。本发明的复合材料具有密度小、重量轻、高硬度、高抗拉强度等优点，且加入适量的石墨烯显著提高了材料的强度、抗疲劳度和韧性，使其在结构件领域具有更广阔的应用前景。

主权项

1.一种石墨烯铝碳化硅复合材料，其特征在于，所述复合材料由下述配比的物质组成：10～30vol％的碳化硅，0.5％～5wt％的石墨烯，余量为铝合金；所述复合材料中碳化硅的中值粒径为3～30μm；所述复合材料中石墨烯的中值粒径为2～30μm；所述复合材料中铝合金的中值粒径为5～90μm；所述铝合金的组成(质量分数)为Cu 3.2～4.4％，Mg 1.0～1.6％，Zn≤0.1％，Fe≤0.05％，Si≤0.25％，O≤0.6％，其余元素单个含量≤0.05％，其余元素合计总含量≤0.15％；所述复合材料采用粉末冶金法，经配料、混粉、装包套、真空脱气、热等静压成形处理制得；所述配料处理即称取或量取所需量的碳化硅、石墨烯、铝合金、无水乙醇，即得；所述混粉处理包括下述步骤：1)将铝合金粉和碳化硅粉高速均匀混合，制得铝碳化硅混合粉；2)配置石墨烯乙醇分散液；3)将石墨烯乙醇分散液雾化喷射加入高速旋转的铝碳化硅混合粉，使其均匀混合，制得石墨烯增强铝碳化硅混合分散液；4)将石墨烯增强铝碳化硅混合分散液低温干燥处理后，再经高速旋转均匀混合，制得石墨烯增强铝碳化硅粉体；所述装包套处理中，将制得的石墨烯增强铝碳化硅粉体装入包套，进行真空脱气处理， 其中，所述的真空脱气处理包括下述步骤：1)20‑40℃，抽气1‑3小时；2)升温至300‑500℃，抽气1‑3小时；3)升温至400‑600℃，抽气，直至包套真空度达到1.0‑5.0×10‑3Pa后，保温3‑5小时；4)冷却至室温，取出包套；所述包套为铝合金包套；将装有石墨烯增强铝碳化硅粉体的包套焊接封口，进行热等静压成形处理，其中，所述热等静压成形处理中的处理温度为200‑700℃。