[发明专利]一种高强铝合金及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高强铝合金的制备方法，属于高强金属材料技术领域。制备方法包括：制备改性石墨烯，用改性石墨烯和铝合金混合制备复合粉，采用粉末冶金工艺制备得到高强铝合金。本发明整个制备工艺简单，改性石墨烯处理工艺与混料工艺相互配合，并且采用了易于控制的粉末冶金技术，操作简单方便，并且制得的铝合金强度、硬度高。

技术领域

本发明涉及高强金属材料技术领域，具体涉及一种高强铝合金及其制备方法。

背景技术

铝基复合材料具有密度小、耐蚀性强、导电导热性能优异，加工性能好等优点成为当前金属基复合材料的主流。随着汽车和航天航空领域的发展，尤其是在太空空间，电离辐射等恶劣环境对金属复合材料的比强度、比模量、耐蚀性等提出更好的要求。传统的陶瓷纤维和颗粒增强体已经不能满足对铝合金复合材料的要求。

石墨烯是一种由碳原子组成的单原子层结构的材料，具有优异的机械、电话、化学及光学等方面的优异性能。相比传统增强体，石墨烯具有最低的密度、最高的导热性能、最优良的力学性能，是一种具有广阔应用前景的增强材料。

但是，由于石墨烯分散性差、在铝基体中容易出现团聚，反而降低材料性能，而且在界面容易生成脆性体Al₄C₃，破坏复合材料的性能，此外，石墨材料与铝及其合金润湿性较差，界面结合强度低。

发明内容

本发明的目的是提供一种高强铝合金及其制备方法，以解决石墨烯在铝合金中分散性差、与铝合金界面结合强度低，导致复合材料强度不高的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种高强铝合金的制备方法，包括：

(1)将石墨烯置于由0.15mol/L的氯化亚锡和0.15mol/L的盐酸构成的敏化液中在25-30℃下超声处理30-45min，过滤并用去离子水清洗至中性；再将石墨烯加入至由0.0018mol/L的氯化钯和0.3mol/L的盐酸构成的活化液中在25-30℃下超声处理30-45min，过滤并用去离子水清洗至中性；然后，将石墨烯加入至镀液中并在25℃、pH为12的条件下超声处理45-60min，过滤并用去离子水清洗至中性，在温度为50℃下真空干燥24-25h，制得改性石墨烯，其中，所述镀液由10g/L的硫酸铜、1g/L的硫酸镍、15g/L的柠檬酸钠、30g/L的次磷酸钠和35g/L的硼酸构成；

(2)将所述改性石墨烯与铝合金粉在V型混料机中用酒精湿混2-3h，待酒精挥发后干混45-60min，V型混料机的转速为100-120r/min，制得复合粉，其中所述改性石墨烯的加量占所述复合粉的0.3wt％；

(3)将所述复合粉于真空或惰性气氛中,在490℃下保温30min后压制成坯,将得到的预制坯于真空或惰性气氛中在500℃、25MPa下烧结1h后进行1道次轧制成型，压下量为60％，制得高强铝合金。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述铝合金粉为Al-Zn-Mg-Cu系铝合金。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，上述Al-Zn-Mg-Cu系铝合金包括按重量百分比计的以下组分：Zn 10.82％，Mg 3.03％，Cu 1.45％，Cr 0.12％，Zr 0.26％，Mn 0.24％,余量为Al。

上述的制备方法制备得到的高强铝合金。

本发明具有以下有益效果：

本发明通过对石墨烯表面进行镀铜处理制得改性石墨烯，克服了石墨烯在铝合金基体中分散性差的问题以及界面结合强度低的问题。并且，采用湿混和干混相配合的混合工艺，将改性石墨烯与铝合金粉充分混合；通过乙醇湿混，将原本比重较轻的石墨烯与铝合金混合均匀，避免了石墨烯堆叠、团聚以及偏析等问题出现，由于乙醇易挥发，不会引入新的杂质，然后再用干混的方式进一步混合均匀。最后，采用粉末冶金技术制得高强铝合金。