石墨烯增强金属基复合材料的制备方法及搅拌摩擦装置.pdf

(19)国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN115747546A(43)申请公布日2023.03.07(21)申请号202211282023.7C22C32/00(2006.01)(22)申请日2022.10.19(71)申请人中车工业研究院有限公司地址100160北京市丰台区汽车博物馆东路1号院1号楼北座701(72)发明人陈强章潇慧杨为三梁俊才裴中正(74)专利代理机构北京路浩知识产权代理有限公司11002专利代理师朱惠惠(51)Int.Cl.C22C1/05(2023.01)C22C9/00(2006.01)C22C21/00(2006.01)C22C23/00(2006.01)权利要求书1页说明书8页附图4页(54)发明名称石墨烯增强金属基复合材料的制备方法及搅拌摩擦装置(57)摘要本发明提供一种石墨烯增强金属基复合材料的制备方法及搅拌摩擦装置，该方法包括：将石墨烯和金属粉末混合分散，得到增强粉体；通过搅拌摩擦技术将所述增强粉体与金属基材复合，得到石墨烯增强金属基复合材料。搅拌摩擦装置基材固定单元、搅拌摩擦单元、径向挤压单元和成型出料单元，为搅拌摩擦和再挤压工艺提供有效途径。本发明通过将石墨烯与金属粉末预混降低石墨烯的团聚，并减少搅拌摩擦对石墨烯结构的破坏，从而显著提高增强作用。与此同时，通过将搅拌摩擦后的再挤压，使得复合预制体再次塑形，促进石墨烯的定向和均匀分散，进一步提升复合材料性能。CN115747546ACN115747546A权利要求书1/1页1.一种石墨烯增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：S1.将石墨烯和金属粉末混合分散，得到增强粉体；S2.通过搅拌摩擦技术将所述增强粉体与金属基材复合，得到石墨烯增强金属基复合材料。2.根据权利要求1所述的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯占所述石墨烯增强金属基复合材料总质量的0.1wt％‑2wt％,所述金属粉末与所述石墨烯的质量比为(10‑45):1。3.根据权利要求1所述的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属基材包括铜、铝、镁或其合金中的一种；所述金属粉末中包含与所述金属基材的材质相同的粉末；所述金属粉末的粒径为5‑200μm，优选为10‑100μm。4.根据权利要求3所述的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属基材为铜板；所述金属粉末为粒径在10‑120μm的铜粉，优选为电解枝晶状铜粉。5.根据权利要求1所述的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述搅拌摩擦技术包括：将所述增强粉体预埋于所述金属基材中，通过搅拌头对预埋有所述增强粉体的部位进行旋转搅拌摩擦，实现两者复合，冷却后即得所述石墨烯增强金属基复合材料；或者，在搅拌头对金属基材进行旋转搅拌摩擦的过程中，将所述增强粉体输送至搅拌区，并继续进行搅拌摩擦实现两者复合，冷却后即得所述石墨烯增强金属基复合材料。6.根据权利要求1‑5中任一项所述的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，步骤S2还包括：所述增强粉体与所述金属基材经搅拌摩擦形成复合预制体后，依次进入径向挤压区和成型出料区，以使所述增强粉体与所述金属基材在挤压力作用下均匀复合，得到石墨烯增强金属基复合材料型材。7.根据权利要求6所述的石墨烯增强金属基复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯增强金属基复合材料的径向挤压区和成型出料区横截面积比为挤压比，所述挤压比大于1。8.一种搅拌摩擦装置，其特征在于，包括：基材固定单元，用于固定金属基材；搅拌摩擦单元，用于对金属基材和增强粉体进行搅拌摩擦，形成复合预制体；径向挤压单元，用于对所述复合预制体进行径向挤压；所述径向挤压的方向与所述复合预制体的前进方向垂直；成型出料单元，用于将经挤压后的所述复合预制体成型出料。9.根据权利要求8所述的搅拌摩擦装置，其特征在于，所述径向挤压单元的直径由靠近所述搅拌摩擦单元一端至所述成型出料单元一端减小，且所述径向挤压单元与所述搅拌摩擦单元接触部位为平滑过渡结构；或者，所述径向挤压单元包括设置于所述复合预制体两侧的挤压件，用于对所述复合预制体进行动态挤压混合。10.根据权利要求9所述的搅拌摩擦装置，其特征在于，所述搅拌摩擦装置还包括设置于进料端的连续给料单元，用于推动所述金属基材依次向搅拌摩擦单元、径向挤压单元和成型出料单元移动给料。2CN115747546A说明书1/8页石墨烯增强金属基复合材料的制备方法及搅拌摩擦装置技术领域[0001]本发明涉及金属复合材料制备技术领域，尤其涉及一种石墨烯增强金属基复合材料的制备方法及搅拌摩擦装置。背景技术[0002]金属基材例如铜、铝等具体良好导电性，但其机械强度、电导率和导热性仍有待进一步提高。例如，铜具有高载流子浓度，在导