原位合成三维石墨烯增强镍基复合材料的制备方法.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CN106756167A(43)申请公布日2017.05.31(21)申请号201611097238.6(22)申请日2016.12.02(71)申请人天津大学地址300072天津市南开区卫津路92号(72)发明人何春年付凯张翔赵乃勤师春生刘恩佐何芳李群英李家俊(74)专利代理机构天津市北洋有限责任专利代理事务所12201代理人程毓英(51)Int.Cl.C22C1/05(2006.01)C22C19/03(2006.01)权利要求书1页说明书5页附图4页(54)发明名称原位合成三维石墨烯增强镍基复合材料的制备方法(57)摘要本发明公开一种原位合成三维石墨烯增强镍基复合材料制备方法，包括：以葡萄糖或柠檬酸为碳源，以六水合硝酸镍为镍源，结合可溶性盐模板NaCl共同混合溶解到去离子水溶液中，得到浅绿色均匀溶液；进行冷冻干燥和研磨处理，得到粉末；放入高温管式炉的恒温区内在进行合成，得到氯化钠-三维石墨烯负载镍的混合粉末；洗涤直至完全除去氯化钠，再进行干燥处理，得到纳米镍修饰的三维石墨烯粉末；得到碱式硝酸镍均匀包覆纳米镍修饰的三维石墨烯的复合粉末；得到三维石墨烯镍粉的复合粉末。CN106756167ACN106756167A权利要求书1/1页1.一种原位合成三维石墨烯增强镍基复合材料制备方法，包括以下步骤：1)以葡萄糖或柠檬酸为碳源，以六水合硝酸镍为镍源，结合可溶性盐模板NaCl共同混合溶解到去离子水溶液中，其中镍源中镍元素与碳源中碳元素的摩尔比为1:5～1:50，与可溶性盐模板NaCl的摩尔比为1:200～1:400，得到浅绿色均匀溶液；2)将步骤1)中制得的溶液进行冷冻干燥和研磨处理，得到粉末；3)收集步骤2)制得的粉末，放入高温管式炉的恒温区内在进行合成，合成条件为：氩气与氢气比例4:1～1:1的混合气进行合成，合成温度600℃～800℃，升温速率5℃/min～10℃/min,，合成结束后以50℃/min～100℃/min的冷却速度快速冷却至室温，得到氯化钠-三维石墨烯负载镍的混合粉末；4)将步骤3)中的氯化钠-三维石墨烯负载镍的混合粉末洗涤直至完全除去氯化钠，之后再将得到的样品放入烘箱中进行干燥处理，得到纳米镍修饰的三维石墨烯粉末；5)称取一定质量的六水合硝酸镍溶于无水乙醇中充分溶解得到溶液，将步骤4)中制备的纳米镍修饰三维石墨烯均匀溶解到所得溶液里，并在75℃以下的条件蒸干，再放置到真空烘箱在55℃以下的条件下干燥得到碱式硝酸镍均匀包覆纳米镍修饰的三维石墨烯的复合粉末；6)将硝酸镍均匀包覆的纳米镍修饰三维石墨烯粉末均匀铺撒在刚玉方舟中，置于高温管式炉恒温区400℃～500℃在氩气与氢气比例为4:1～1:1的混合气进行还原，随炉冷却，得到三维石墨烯镍粉的复合粉末；7)将步骤(6)得到的三维石墨烯镍粉的复合粉末装入高强石墨模具中，采用放电等离子烧结工艺进行复合材料的成型，烧结温度700℃～800℃，得到三维石墨烯增强镍基复合材料块体。2.根据权利要求1所述的原位合成三维石墨烯增强镍基复合材料的制备方法，其中，镍源中镍元素与碳源中碳元素的摩尔比为1:24。3.根据权利要求1所述的原位合成三维石墨烯增强镍基复合材料的制备方法，步骤2)中，冷冻干燥和研磨处理的方法为：移至0℃环境冷冻12h以上，得到固体混合物，放入冷冻干燥机中进行冷冻干燥16～32h，得到混合物粉末，进行充分研磨并筛分。2CN106756167A说明书1/5页原位合成三维石墨烯增强镍基复合材料的制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种原位合成三维石墨烯增强镍基复合材料制备方法，属于金属基复合材料制备领域。背景技术[0002]石墨烯由sp2杂化的单层碳原子构成，具有周期性排列的蜂窝状点阵结构，具有优异的导电导热以及力学性能，单层石墨烯的弹性模量和抗拉强度分别能够达到1TPa和130GPa，是一种理想的复合材料增强相。镍基复合材料由于具有良好的高温强度、抗热疲劳、抗氧化性和耐腐蚀性等优良性能，广泛应用于航空航天领域的大部分承载构件、结构材料、以及航空发动机的热端部位，具有广阔的发展前景。已有研究表明，把石墨烯添加到镍基体中制备出石墨烯增强镍基复合材料，能够在很大程度上提高基体的力学性能，具有广阔的应用前景。[0003]在石墨烯增强镍基复合材料的制备方面，大多数研究采用机械球磨混粉结合粉末冶金的工艺来实现石墨烯在基体材料中的分散。韩国的RajarshiBanerjee教授课题组通过机械球磨来制备石墨烯和镍的复合粉末，采用放电等离子烧结的方法制备了不同石墨烯含量的复合材料，当石墨烯体积分数为1％时，得到强韧性兼备的石墨烯镍基复合材料，屈服强度达到370MPa，相比纯镍提高了131％，并且保持了40％的