一种石墨烯微点阵结构增强铝基复合材料制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN109402601A(43)申请公布日2019.03.01(21)申请号201811337469.9(22)申请日2018.11.09(71)申请人中国航空制造技术研究院地址100024北京市朝阳区八里桥北东军庄1号(72)发明人赵冰李志强曾元松刘宝胜韩银龙(51)Int.Cl.C23C16/26(2006.01)C22C21/00(2006.01)权利要求书1页说明书3页附图1页(54)发明名称一种石墨烯微点阵结构增强铝基复合材料制备方法(57)摘要本发明公开了一种石墨烯微点阵结构增强铝基复合材料的制备方法。该方法在铝合金丝材的表面沉积石墨烯，然后将铝合金丝缠绕或编织成布并叠层，在外表面出包覆一层铝合金箔材，并封焊，烘焙、真空封装，形成一个蒙皮结构的预制坯；将蒙皮结构预制坯放入到成形的上模具和下模具之间，整体放入到气体扩散炉或热等静压炉中，升温至设定温度，然后加压，并保持一段时间后随炉冷却；取出后经过数控加工制备出有序石墨烯增强的铝基复合材料的具有特定外形的蒙皮结构件。本发明的方法使得石墨烯增强体具有有序三维架构，很好地解决了石墨烯增强体均匀分散的技术难题；本方法制备的成本低、效率高，适用于大批量生产和制备，具有良好的工业化应用前景。CN109402601ACN109402601A权利要求书1/1页1.一种石墨烯微点阵结构增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：步骤一，采用化学气相沉积法在铝合金丝材的表面沉积石墨烯，然后将沉积了石墨烯的铝合金丝缠绕或编织，形成无纬布或纵横编织成布；步骤二，将缠绕或编织的沉积了石墨烯的铝合金布叠层；步骤三，在铝合金布的外表面出包覆一层铝合金箔材，并封焊；步骤四，将包覆了铝合金箔材的预制坯进行烘焙、真空封装，形成一个蒙皮结构的预制坯；步骤五，将蒙皮结构预制坯放入到成形的上模具和下模具之间，其中上模具和下模具具有预先设定的外形；步骤六，将上模具、下模具、蒙皮结构预制坯放入到热压炉中，升温至设定温度，然后对上模具加压，并保持一段时间后随炉冷却，使得蒙皮结构件在成形的同时，实现蒙皮内部沉积了石墨烯的铝合金布之间的热压复合；步骤七，将成形后的预制件取出后，然后经过数控加工，制备出有序石墨烯增强的铝基复合材料的具有特定外形的蒙皮结构件。2.根据权利要求1所述的石墨烯微点阵结构增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤六中的工艺参数为：温度500℃～600℃，压力20MPa～200MPa，时间2h～6h。3.根据权利要求1所述的石墨烯微点阵结构增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于：所述步骤四中对预制坯进行真空封装的极限真空度为1.0×10-3Pa。2CN109402601A说明书1/3页一种石墨烯微点阵结构增强铝基复合材料制备方法技术领域[0001]本发明涉及复合材料制备领域，具体地说是一种石墨烯微点阵结构增强铝基复合材料制备方法。背景技术[0002]三维点阵结构(ThreeDimensionalLatticeStructure)是由结点和结点间连接杆件单元组成的周期结构材料，其细观构型为三维网架体系，具有最优的力学性能和功能匹配，如图1所示。在此基础上，提出了三维有序架构的石墨烯微点阵(Graphenemicro-latticestructure)的概念，其中点阵结构的筋条是石墨烯空心管，空心管壁由二维石墨烯薄膜层组成，厚度约为多层石墨烯的厚度，一般不超过10层，空心管的直径为0.1mm～1mm，空心管的长度为0.5mm～5mm，如图1所示。这种石墨烯微点阵结构是一种纳米/微米/毫米的多层级跨尺度有序结构，石墨烯微点阵结构内部空间99.99％是中空结构，密度低于0.9mg/cm3，只有相同体积同种材料重量的0.3～0.001％。石墨烯微点阵结构不仅具有超轻的特性，还具有优异的力学和物理性质，是基于“无缝连接和拓扑有序化”设计理念提出的一种具有前沿性的新型材料和结构，为解决石墨烯材料微观与宏观性能不一致技术难题提供了一个新的思路，代表了高性能二维材料未来发展的方向。因此，未来，石墨烯微点阵材料在高效散热、宽频隐身、电磁屏蔽、射频晶体管、超灵敏传感器、柔性透明导电薄膜、高性能锂离子电池和超级电容器等方面展现出巨大的应用潜力，特别是可以用于未来新一代飞行器的防雷击、吸波隐身、承载一体化的大尺寸蒙皮结构。[0003]石墨烯是是一种二维材料，它具有优异的物理性能和力学性能，可以作为金属基复合材料的增强体，来提升金属材料的性能。近年来，碳质纳米材料包括石墨烯和碳纳米管因其高导热性、高阻尼性容量、高弹性模型、高机械性能和良好的自润滑性而成为重要的结构和功能新材料的增强体。石墨烯作为金属的增强体尤其独特的优势，例如，高温固有