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CN109175247A(43)申请公布日2019.01.11(21)申请号201811337470.1(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.B22C9/04(2006.01)B22C9/22(2006.01)B22F3/105(2006.01)C23C16/26(2006.01)C23C16/513(2006.01)B22F3/15(2006.01)权利要求书1页说明书4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。该方法首先制备金属三维点阵结构，在其表面沉积石墨烯，在沉积了石墨烯的金属三维点阵结构中填入铝合金粉末，通过振动以及压实并得到密实的混合结构，在外面包覆钢包套，对钢包套预制坯进行烘焙、真空封装，将封装后的预制坯放入到热等静压炉中实现铝合金粉末与沉积了石墨烯的金属三维点阵结构的复合，去除钢包套，加工出石墨烯三维点阵结构增强的铝基复合材料。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。CN109175247ACN109175247A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，制备金属三维点阵结构；步骤二，将金属三维点阵结构放入等离子化学气相沉积设备中，在温度为500℃～600℃温度范围内，在金属三维点阵结构的表面沉积石墨烯；步骤三，在沉积了石墨烯的金属三维点阵结构中填入铝合金粉末，通过振动以及压实的方法使得铝合金粉末充满沉积了石墨烯的金属三维点阵结构的间隙中，并得到密实的混合结构；步骤四，在铝合金粉末和沉积了石墨烯的金属三维点阵结构的外面包覆钢包套；步骤五，对钢包套预制坯进行烘焙；步骤六，对钢包套预制坯进行真空封装；步骤七，将封装后的预制坯放入到热等静压炉中实现铝合金粉末与沉积了石墨烯的金属三维点阵结构的复合；步骤八，去除钢包套，加工出石墨烯三维点阵结构增强的铝基复合材料。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：所述步骤六中对钢包套预制坯进行真空封装的极限真空度为1.0×10-3Pa。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：所述步骤七中热等静压炉的工艺参数为：温度500℃～600℃，压力100MPa～200MPa，时间2～6h。4.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一具体为：采用熔模铸造、激光选区熔覆的方法制备出一个铝合金三维点阵结构芯模，并对制得的铝合金三维点阵结构芯模进行表面清洗。5.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一具体为：采用光固化的方法，以光敏树脂为原材料，制备出一个树脂三维点阵结构芯模，采用化学镀的方法在树脂三维点阵结构的表面沉积一层镍合金，采用化学蚀刻液，将沉积了镍合金的树脂三维点阵结构的树脂芯模去除，制备出镍合金空心管的三维点阵结构。6.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一具体为：将铝合金单带连续通过预浸料中，将铝合金单带通过逐层堆垛，其中相邻层间的单带夹角为90度，将堆垛的多层单带形成的三维点阵结构放入钎焊炉中，温度为500℃～600℃，时间5min～15min，制备出铝合金单带形成的三维点阵结构。2CN109175247A说明书1/4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，如图一所示。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