霧化粉體和石墨烯添加量為石墨烯/鋁復(fù)合材料 量的4. 0~5.Owt. %混合體，在轉(zhuǎn)速10~30r/min的"V"型混粉機中混合40~48h;
[0023] (2)將步驟（1)制得的混合粉體放入轉(zhuǎn)速150~180r/min的VC高效混合機中混 合 25 ~30min;
[0024] (3)將所制混合粉體、磨球和硬脂酸置于攪拌式球磨機中，充入液氮，待液氮浸沒 全部磨球時開始球磨，球料比為40 : 1;
[0025] (4)低溫球磨3小時后，取出粉末并置于惰性氣體保護箱中，待其溫度恢復(fù)至室溫 后裝入內(nèi)腔直徑為80~120mm，內(nèi)腔高度為85~300mm的鋁復(fù)合材料包套內(nèi)；
[0026] (5)于300~350°C和2. 0X10 3Pa真空度下，對包套真空除氣4h，除氣結(jié)束后將 包套砸癟，焊合密封；
[0027] (6)于450°C和100~120MPa壓力下，對密封的所述包套保壓時間3h進行熱等靜 壓；
[0028] (7)將熱等靜壓后的包套進行機械加工，去掉包套皮，得圓柱形擠壓坯料，直徑為 55~85mm，高度為55~200mm;
[0029] (8)將所得的擠壓坯料在340 °C下用噸位為200~500t的擠壓機以15 : 1~ 20 : 1的擠壓比熱擠壓，得所述石墨烯/鋁復(fù)合材料棒材。
[0030] 本發(fā)明提供的另一種制備石墨烯/鋁復(fù)合材料的方法，該方法包括如下工藝步 驟：其改進之處在于，所述V形混合機是由桶體剖成40度角后組合的不等高混合桶體的，由 基座兩箱體支承中心軸的混合機，混料桶內(nèi)設(shè)有強制性攪拌裝置；在轉(zhuǎn)速20r/min的"V"型 混粉機中混合15~24h。
[0031] 本發(fā)明提供的另再一種制備石墨烯/鋁復(fù)合材料的方法，該方法包括如下工藝步 驟：其改進之處在于，所述步驟（2)的所述VC高效混合機為錐形筒體，筒內(nèi)中心裝有攪拌主 軸。
[0032] 本發(fā)明提供的另一種制備石墨烯/鋁復(fù)合材料的方法，該方法包括如下工藝步 驟：其改進之處在于，所述步驟（3)的所述磨球為無鉻軸承鋼質(zhì)材料磨球。
[0033] 和最接近的現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明提供的技術(shù)方案具有以下優(yōu)異效果：
[0034] (1)采用低溫球磨技術(shù)結(jié)合熱等靜壓、熱擠壓技術(shù)等制備出石墨烯在鋁基體中均 勻分布且界面結(jié)合良好的"石墨烯/鋁"復(fù)合材料擠壓棒材（或絲材），然后將其作為"石 墨烯/鋁"的中間合金，使得石墨烯可以通過"石墨烯/鋁"中間合金的形式加入到熔融的 鋁液中，最大程度地改善石墨烯在鋁液中的分散均勻性，從而使得石墨性改性鋁導(dǎo)線電纜 的工業(yè)化生產(chǎn)成為可能。
[0035] (2)材料制備過程簡單，工藝可調(diào)可控。材料制備成本較低，適合工業(yè)化生產(chǎn)，市場 前景良好。
[0036] (3)本發(fā)明使用的V形混合機、VC高效混合機和無鉻軸承鋼質(zhì)材料磨球有利于石 墨烯在鋁基體中的均勻分布和其間的界面結(jié)合。
【具體實施方式】
[0037] 下面用具體實施方案對本發(fā)明提供的制備鋁/石墨烯復(fù)合材料做非限定性的詳 細、具體的說明。
[0038] 實施例1:
[0039] 取商業(yè)純A1霧化粉體（氮氣霧化、純度彡99% ) 999克，石墨?。℉ummer's法制 備）lg，具體制備過程如下：
[0040] (1)將粒度60ym的，純A1霧化粉體和添加的石墨烯添加量為石墨烯/鋁復(fù)合物 總量的4.lwt. %混合物在轉(zhuǎn)速20r/min的"V"型混粉機中混合40h;
[0041] (2)將混合粉體放入轉(zhuǎn)速150r/min的VC高效混合機中混合25min;
[0042] (3)將混合粉體、高碳鉻軸承鋼質(zhì)材料磨球和硬脂酸同時置于攪拌式球磨機中，充 入液氮，待液氮浸沒全部磨球時開始球磨。其中球料比為40 : 1;
[0043] (4)低溫球磨3小時后，取出粉末并置于惰性氣體保護箱中，待其溫度恢復(fù)至室溫 后裝入材質(zhì)為3A21鋁復(fù)合材料，厚度為2mm，包套內(nèi)腔直徑為〇 80mm，包套內(nèi)腔高度為85mm 的包套內(nèi)，；
[0044] (5)于真空度2. 0X10 3Pa和300°C下，將包套進行真空除氣4h，除氣結(jié)束后將包 套砸癟，焊合密封；
[0045](6)于450°C，120MPa壓力下，將密封后的包套熱等靜壓保溫保壓3h;
[0046] (7)車削去掉包套皮，得直徑為〇55mm，高度為55mm的圓柱形擠壓坯料；
[0047] (8)將該擠壓坯料在340°C下，以噸位200t的擠壓機在為15 : 1擠壓比下熱擠壓， 得到"石墨烯/鋁"復(fù)合材料棒材，即石墨烯/鋁復(fù)合材料。
[0048]采取以上工藝制備的石墨稀/錯復(fù)合材料的棒材室溫抗拉強度為160MPa，伸長 率為20%，導(dǎo)電率（IACS)為70%。與未添加石墨烯的純鋁（抗拉強度lOOMPa，伸長率為 11%，IACS62%)相比，石墨烯/鋁復(fù)合材料擠壓棒材的抗拉強度提高了 60%，伸長率提 高了 82%，導(dǎo)電率提高了 13%。
[0049] 實施例2~5列于下表，其中的工藝步驟順序和術(shù)語含義與實施例1同，所列出的 是與實施例1對應(yīng)的參數(shù)的不同數(shù)值：
[0050]
[0051] 最后應(yīng)當說明的是：以上實施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，所 屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當理解，參照上述實施例可以對本發(fā)明的【具體實施方式】進行修改 或者等同替換，這些未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本 發(fā)明的權(quán)利要求保護范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項】
1. 一種制備石墨烯/鋁復(fù)合材料的方法，該方法包括如下工藝步驟： (1) 將粒度為60~65 ym的Al霧化粉體和石墨烯添加量為石墨烯/鋁復(fù)合材料量的 4. 1~5. Owt. %混合體，在轉(zhuǎn)速20~25r/min的"V"型混粉機中混合40-48h ; (2) 將步驟⑴制得的混合粉體放入轉(zhuǎn)速150~180r/min的VC高效混合機中混合 25 ~30min ; (3) 將所制混合粉體、磨球和硬脂酸置于攪拌式球磨機中，充入液氮，待液氮浸沒全部 磨球時開始球磨，球料比為40 : 1; (4) 低溫球磨3小時后，取出粉末并置于惰性氣體保護箱中，待其溫度恢復(fù)至室溫后裝 入內(nèi)腔直徑為80~120mm，內(nèi)腔高度為85~300mm的鋁復(fù)合材料包套內(nèi)； (5) 于300~350°C和2. OX 10 3Pa真空度下，對包套真空除氣4h，除氣結(jié)束后將包套 砸癟，焊合密封； (6) 于450°C和120MPa壓力下，對密封的所述包套保壓時間3h進行熱等靜壓； (7) 將熱等靜壓后的包套進行機械加工，去掉包套皮，得圓柱形擠壓坯料，直徑為55~ 85mm，高度為 55 ~200mm ; (8) 將所得的擠壓坯料在340°C下用噸位為200~500t的擠壓機以15 : 1~20 : 1 的擠壓比熱擠壓，得所述石墨烯/鋁復(fù)合材料棒材。2. 根據(jù)權(quán)利要求1的所述的制備石墨烯/鋁復(fù)合材料的方法：其特征在于，所述V形 混合機是由桶體剖成40度角后組合的不等高混合桶體的，由基座兩箱體支承中心軸的混 合機，混料桶內(nèi)設(shè)有強制性攪拌裝置；在轉(zhuǎn)速20r/min的"V"型混粉機中混合。3. 根據(jù)權(quán)利要求7的所述的制備石墨烯/鋁復(fù)合材料的方法，該方法包括如下工藝步 驟：其特征在于，所述步驟（2)的所述VC高效混合機為錐形筒體，筒內(nèi)中心裝有攪拌主軸。4. 根據(jù)權(quán)利要求7的所述的制備石墨烯/鋁復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述步驟 (3)的所述磨球為無鉻軸承鋼質(zhì)材料磨球。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種石墨烯/鋁復(fù)合材料的制備方法。該復(fù)合材料中石墨烯的添加量為所述復(fù)合材料總量的4.1～5.0wt.％。與未添加石墨烯的純鋁抗拉強度和導(dǎo)電性比，石墨烯/鋁復(fù)合材料的力學(xué)性能和電氣性均有不同程度提高。石墨烯/鋁中間合金的出現(xiàn)，使得石墨烯可以通過“石墨烯/鋁”中間合金的形式加入到熔融的鋁液中，最大程度地改善石墨烯在鋁液中的分散均勻性，從而使得石墨性改性鋁導(dǎo)線電纜的工業(yè)化批生產(chǎn)可以通過熔融鑄造法來實現(xiàn)。該復(fù)合材料的制備方法包括機械混合、低溫球磨、真空除氣、熱等靜壓和擠壓等，工藝簡單可控，生產(chǎn)成本較低，適合工業(yè)化生產(chǎn)，市場前景良好。
【IPC分類】C22C1/05, C22C21/00
【公開號】CN105112705
【申請?zhí)枴緾N201510388351
【發(fā)明人】李炯利, 王旭東, 何維維, 戴圣龍, 王勝強
【申請人】中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院
【公開日】2015年12月2日
【申請日】2015年6月25日