一種石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料及其制備方法，所述石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料，按重量百分比計(jì)，硅5.0?9.0％，銅2.8?4.6％,錫1.5?2.3％，鎢0.4?0.6％，鉻0.5?0.9％，鈦0.04?0.07％，硼0.02?0.07％，鎳0.001?0.004％，礬0.001?0.003％，石墨烯0.001?0.003％，鋁為余量。本發(fā)明通過(guò)選擇特定的配方制備出一種具有較高強(qiáng)度、硬度的高性能鋁合金材料，同時(shí)具有輕量、耐磨損、可塑性好的優(yōu)點(diǎn)，并且具有優(yōu)異散熱性，可廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。
【專利說(shuō)明】
一種石墨烯増強(qiáng)鋁合金材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種鋁合金技術(shù)領(lǐng)域，具體是一種石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]鋁基復(fù)合材料的比強(qiáng)度和比剛度高，同時(shí)具有良好的高溫性能和耐磨性，且熱膨脹系數(shù)低。目前，鋁基復(fù)合材料的增強(qiáng)體主要分為顆粒增強(qiáng)體和纖維增強(qiáng)體。纖維增強(qiáng)體不僅提高了鋁基體的強(qiáng)度，還使其塑性得到改善。碳納米管是一種重要的鋁基纖維增強(qiáng)體，但其生產(chǎn)成本高，且利用碳納米管進(jìn)一步增強(qiáng)鋁合金性能的潛力越來(lái)越小。
[0003]石墨稀是一種新型二維納米材料，其強(qiáng)度高達(dá)1.0lTPa，是結(jié)構(gòu)鋼的100倍，而密度卻是結(jié)構(gòu)鋼的1/5。與碳納米管相比，具更大的比強(qiáng)度、比表面積和更低的生產(chǎn)成本，有望代替碳納米管成為未來(lái)復(fù)合材料中最理想的填料和增強(qiáng)體。因此，用石墨烯增強(qiáng)鋁合金是進(jìn)一步提高鋁基復(fù)合材料的一個(gè)重要突破口?，F(xiàn)有的石墨烯增強(qiáng)金屬基復(fù)合材料的工藝均存在產(chǎn)量低的問(wèn)題，很難形成大規(guī)模生產(chǎn)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于提供一種石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料及其制備方法，以解決上述【背景技術(shù)】中提出的問(wèn)題。
[0005]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
[0006]—種石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料，按重量百分比計(jì)，硅5.0-9.0%，銅2.8-4.6%，錫1.5-2.3% ,||0.4-0.6%，鉻0.5-0.9%，鈦0.04-0.07%，硼0.02-0.07%，鎳0.001-0.004%，礬0.001-0.003%，石墨烯0.001-0.003%，鋁為余量。
[0007]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:按重量百分比計(jì)，硅6.0-8.0%，銅2.9-4.3 %，錫1.5_2.3%，鎢0.4-0.6%，鉻0.5-0.9%，鈦0.04-0.07%，硼0.02-0.07%，鎳0.001-0.004%，礬0.001-0.003%，石墨烯0.001-0.003%，鋁為余量。
[0008]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:按重量百分比計(jì)，硅7.0%，銅3.6%，錫1.9%，鎢0.5%，鉻0.7%，鈦0.06%，硼0.06%，鎳0.003%，礬0.002%，石墨烯0.002%，鋁為余量。
[0009]所述的石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料的制備方法，具體步驟為:
[0010](I)首先，按重量將上述材料進(jìn)行熔煉，熔煉后并在1200-1400°c保溫0.5-lh，隨后在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下降溫至200°C，接著，進(jìn)行升溫，溫度每隔1min提高100°C，直至溫度提高到700 °C；
[0011 ] (2)然后，在700°C下進(jìn)行恒溫?zé)T，燒鑄時(shí)保持35-40°C每秒的速度進(jìn)行降溫，降溫至178°C;
[0012](3)接著，在氨氣氛圍下，進(jìn)行淬火處理，淬火溫度為857 0C，處理時(shí)間為34min，淬火結(jié)束后，在真空度為0.5 X 10—2MPa下降溫保持溫度在1420°C，得到熔化體；
[0013](4)最后，將燒鑄模具在300-400°C下預(yù)熱2-4h，隨后將步驟(3)得到的熔化體澆注到預(yù)熱后的燒鑄模具中，在真空度為0.5 X 10—2MPa下冷卻到100°C，在恢復(fù)氣壓為大氣壓和加入氮?dú)獗Ｗo(hù)時(shí)，降溫至25 °C。
[0014]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:步驟(I)中熔煉后并在1300°C保溫0.8h。
[0015]作為本發(fā)明進(jìn)一步的方案:步驟(4)中將燒鑄模具在350°C下預(yù)熱3h。
[0016]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
[0017]本發(fā)明通過(guò)選擇特定的配方制備出一種具有較高強(qiáng)度、硬度的高性能鋁合金材料，同時(shí)具有輕量、耐磨損、可塑性好的優(yōu)點(diǎn)，并且具有優(yōu)異散熱性，可廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。
【具體實(shí)施方式】
[0018]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對(duì)本專利的技術(shù)方案作進(jìn)一步詳細(xì)地說(shuō)明。
[0019]實(shí)施例1
[0020]一種石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料，按重量百分比計(jì)，硅5.0%，銅2.8%，錫1.5%，鎢
0.4%，鉻0.5%，鈦 0.04%，硼0.02%，鎳 0.001%，礬 0.001%，石墨烯0.001%，鋁為余量。
[0021]所述的石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料的制備方法，具體步驟為:
[0022](I)首先，按重量將上述材料進(jìn)行熔煉，熔煉后并在1200°C保溫0.5h，隨后在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下降溫至200°C，接著，進(jìn)行升溫，溫度每隔1min提高100°C，直至溫度提高到700°C;
[0023](2)然后，在700 0C下進(jìn)行恒溫?zé)T，燒鑄時(shí)保持35 °C每秒的速度進(jìn)行降溫，降溫至178°C；
[0024](3)接著，在氨氣氛圍下，進(jìn)行淬火處理，淬火溫度為857 °C，處理時(shí)間為34min，淬火結(jié)束后，在真空度為0.5 X 10—2MPa下降溫保持溫度在1420°C，得到熔化體；
[0025](4)最后，將燒鑄模具在300°C下預(yù)熱2h，隨后將步驟(3)得到的熔化體澆注到預(yù)熱后的燒鑄模具中，在真空度為0.5 X 10—2MPa下冷卻到100°C，在恢復(fù)氣壓為大氣壓和加入氮?dú)獗Ｗo(hù)時(shí)，降溫至25 °C。
[0026]實(shí)施例2
[0027]—種石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料，按重量百分比計(jì)，硅6.0 %，銅2.9 %，錫1.5 %，鎢
0.4%，鉻0.5%，鈦 0.04%，硼0.02%，鎳 0.001%，礬 0.001%，石墨烯0.001%，鋁為余量。
[0028]所述的石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料的制備方法，具體步驟為:
[0029](I)首先，按重量將上述材料進(jìn)行熔煉，熔煉后并在1200°C保溫0.5h，隨后在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下降溫至200°C，接著，進(jìn)行升溫，溫度每隔1min提高100°C，直至溫度提高到700°C;
[0030](2)然后，在700 0C下進(jìn)行恒溫?zé)T，燒鑄時(shí)保持35 V每秒的速度進(jìn)行降溫，降溫至178°C；
[0031 ] (3)接著，在氨氣氛圍下，進(jìn)行淬火處理，淬火溫度為857 0C，處理時(shí)間為34min，淬火結(jié)束后，在真空度為0.5 X 10—2MPa下降溫保持溫度在1420°C，得到熔化體；
[0032](4)最后，將燒鑄模具在300°C下預(yù)熱2h，隨后將步驟(3)得到的熔化體澆注到預(yù)熱后的燒鑄模具中，在真空度為0.5 X 10—2MPa下冷卻到100°C，在恢復(fù)氣壓為大氣壓和加入氮?dú)獗Ｗo(hù)時(shí)，降溫至25 °C。
[0033]實(shí)施例3
[0034]一種石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料，按重量百分比計(jì)，硅7.0%，銅3.6%，錫1.9%，鎢0.5%，鉻0.7%，鈦0.06%，硼0.06%，鎳0.003%，礬0.002%，石墨烯0.002%，鋁為余量。
[0035]所述的石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料的制備方法，具體步驟為:
[0036](I)首先，按重量將上述材料進(jìn)行熔煉，熔煉后并在1300 °C保溫0.Sh，隨后在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下降溫至200°C，接著，進(jìn)行升溫，溫度每隔1min提高100°C，直至溫度提高到700°C;
[0037](2)然后，在700°C下進(jìn)行恒溫?zé)T，燒鑄時(shí)保持38°C每秒的速度進(jìn)行降溫，降溫至178°C；
[0038](3)接著，在氨氣氛圍下，進(jìn)行淬火處理，淬火溫度為857 °C，處理時(shí)間為34min，淬火結(jié)束后，在真空度為0.5 X 10—2MPa下降溫保持溫度在1420°C，得到熔化體；
[0039](4)最后，將燒鑄模具在350°C下預(yù)熱3h，隨后將步驟(3)得到的熔化體澆注到預(yù)熱后的燒鑄模具中，在真空度為0.5 X 10—2MPa下冷卻到100°C，在恢復(fù)氣壓為大氣壓和加入氮?dú)獗Ｗo(hù)時(shí)，降溫至25 °C。
[0040]實(shí)施例4
[0041]—種石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料，按重量百分比計(jì)，硅8.0%，銅4.3%，錫2.3%，鎢
0.6%，鉻0.9%，鈦0.07%，硼0.07%，鎳0.004%，礬0.003%，石墨烯0.003%，鋁為余量。
[0042]所述的石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料的制備方法，具體步驟為:
[0043](I)首先，按重量將上述材料進(jìn)行熔煉，熔煉后并在1400°C保溫lh，隨后在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下降溫至200°C，接著，進(jìn)行升溫，溫度每隔1min提高100°C，直至溫度提高到700°C;
[0044](2)然后，在700°C下進(jìn)行恒溫?zé)T，燒鑄時(shí)保持40°C每秒的速度進(jìn)行降溫，降溫至178°C；
[0045](3)接著，在氨氣氛圍下，進(jìn)行淬火處理，淬火溫度為857 °C，處理時(shí)間為34min，淬火結(jié)束后，在真空度為0.5 X 10—2MPa下降溫保持溫度在1420°C，得到熔化體；
[0046](4)最后，將燒鑄模具在400°C下預(yù)熱4h，隨后將步驟(3)得到的熔化體澆注到預(yù)熱后的燒鑄模具中，在真空度為0.5 X 10—2MPa下冷卻到100°C，在恢復(fù)氣壓為大氣壓和加入氮?dú)獗Ｗo(hù)時(shí)，降溫至25 °C。
[0047]實(shí)施例5
[0048]一種石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料，按重量百分比計(jì)，硅9.0 %，銅4.6 %，錫2.3 %，鎢
0.6%，鉻0.9%，鈦0.07%，硼0.07%，鎳0.004%，礬0.003%，石墨烯0.003%，鋁為余量。
[0049]所述的石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料的制備方法，具體步驟為:
[0050](I)首先，按重量將上述材料進(jìn)行熔煉，熔煉后并在1400°C保溫lh，隨后在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下降溫至200°C，接著，進(jìn)行升溫，溫度每隔1min提高100°C，直至溫度提高到700°C;[0051 ] (2)然后，在700 0C下進(jìn)行恒溫?zé)T，燒鑄時(shí)保持40 V每秒的速度進(jìn)行降溫，降溫至178°C；
[0052](3)接著，在氨氣氛圍下，進(jìn)行淬火處理，淬火溫度為857 °C，處理時(shí)間為34min，淬火結(jié)束后，在真空度為0.5 X 10—2MPa下降溫保持溫度在1420°C，得到熔化體；
[0053](4)最后，將燒鑄模具在400°C下預(yù)熱4h，隨后將步驟(3)得到的熔化體澆注到預(yù)熱后的燒鑄模具中，在真空度為0.5 X 10—2MPa下冷卻到100°C，在恢復(fù)氣壓為大氣壓和加入氮?dú)獗Ｗo(hù)時(shí)，降溫至25 °C。
[0054]對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員而言，顯然本發(fā)明不限于上述示范性實(shí)施例的細(xì)節(jié)，而且在不背離本發(fā)明的精神或基本特征的情況下，能夠以其他的具體形式實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。因此，無(wú)論從哪一點(diǎn)來(lái)看，均應(yīng)將實(shí)施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利要求而不是上述說(shuō)明限定，因此旨在將落在權(quán)利要求的等同要件的含義和范圍內(nèi)的所有變化囊括在本發(fā)明內(nèi)。
[0055]此外，應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說(shuō)明書(shū)按照實(shí)施方式加以描述，但并非每個(gè)實(shí)施方式僅包含一個(gè)獨(dú)立的技術(shù)方案，說(shuō)明書(shū)的這種敘述方式僅僅是為清楚起見(jiàn)，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說(shuō)明書(shū)作為一個(gè)整體，各實(shí)施例中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實(shí)施方式。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料，其特征在于，按重量百分比計(jì)，硅5.0-9.0 %，銅2.8-4.6%，錫1.5-2.3%，鎢0.4-0.6%，鉻0.5-0.9%，鈦0.04-0.07%，硼0.02-0.07%，鎳0.001-0.004%，礬0.001-0.003%，石墨烯0.001-0.003%，鋁為余量。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料，其特征在于，按重量百分比計(jì)，硅6.0-8.0%，銅2.9-4.3%，錫I.5-2.3%，鎢0.4-0.6%，鉻0.5-0.9%，鈦0.04-0.07%，硼0.02-0.07%，鎳0.001-0.004%，礬0.001-0.003%，石墨烯0.002%，鋁為余量。3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料，其特征在于，按重量百分比計(jì)，硅7.0%，銅3.6%，錫1.9%，鎢0.5%，鉻0.7%，鈦0.06%，硼0.06%，鎳0.003%，礬0.001-0.003%，石墨烯0.002%，鋁為余量。4.一種如權(quán)利要求1-3任一所述的石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料的制備方法，其特征在于，具體步驟為: (1)首先，按重量將上述材料進(jìn)行熔煉，熔煉后并在1200-1400°C保溫0.5-lh，隨后在氮?dú)獾谋Ｗo(hù)下降溫至200°C，接著，進(jìn)行升溫，溫度每隔1min提高100°C，直至溫度提高到700°C； (2)然后，在700°C下進(jìn)行恒溫?zé)T，燒鑄時(shí)保持35-40°C每秒的速度進(jìn)行降溫，降溫至178°C； (3)接著，在氨氣氛圍下，進(jìn)行淬火處理，淬火溫度為857°C，處理時(shí)間為34min，淬火結(jié)束后，在真空度為0.5 X 10—2MPa下降溫保持溫度在1420°C，得到熔化體； (4)最后，將燒鑄模具在300-400°C下預(yù)熱2-4h，隨后將步驟(3)得到的熔化體澆注到預(yù)熱后的燒鑄模具中，在真空度為0.5 X 10—2MPa下冷卻到100°C，在恢復(fù)氣壓為大氣壓和加入氮?dú)獗Ｗo(hù)時(shí)，降溫至25°C。5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料的制備方法，其特征在于，步驟(I)中熔煉后并在1300 °C保溫0.8h。6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨烯增強(qiáng)鋁合金材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)中將燒鑄模具在350 °C下預(yù)熱3h。
【文檔編號(hào)】C22C1/10GK106086543SQ201610626880
【公開(kāi)日】2016年11月9日
【申請(qǐng)日】2016年7月31日 公開(kāi)號(hào)201610626880.2, CN 106086543 A, CN 106086543A, CN 201610626880, CN-A-106086543, CN106086543 A, CN106086543A, CN201610626880, CN201610626880.2
【發(fā)明人】沈婉珍
【申請(qǐng)人】余姚市婉珍五金廠