一种由粉末冶金制备的含铜铝-富勒烯/富勒烯碳粉的复合材料及其制备方法.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CN111172421A(43)申请公布日2020.05.19(21)申请号201811461370.X(22)申请日2018.12.02(71)申请人苏州大德碳纳米科技有限公司地址215123江苏省苏州市工业园区金鸡湖大道99号苏州纳米城西北区06幢503室申请人内蒙古碳谷科技有限公司(72)发明人托洛奇科·奥列格拉里奥诺娃·季扬娜尤努索夫·菲鲁兹刘向东孙永青梁旭马腾娇(51)Int.Cl.C22C1/10(2006.01)C22C1/05(2006.01)C22C21/12(2006.01)权利要求书1页说明书4页附图5页(54)发明名称一种由粉末冶金制备的含铜铝-富勒烯/富勒烯碳粉的复合材料及其制备方法(57)摘要本发明提出了一种铝-富勒烯致密复合材料及通过粉末冶金制备此复合材料的方法。初始组分包括99.0纯度的铝，0.5-4.0wt.％的富勒烯、富勒烯混合物或富勒烯碳粉，0.5-2.0wt.％的铜和其他添加剂。添加铜以改善致密性。该复合材料具有弥散强化结构，该结构包括Al基质和通过碳化物界面层与Al基质内聚结合的碳纳米颗粒。该复合材料具有高比强度和硬度，并保持高导电性。CN111172421ACN111172421A权利要求书1/1页1.一种制备纳米碳增强铝基复合材料的方法，包括：混合，球磨和压实所述粉末，包括在球磨之前向Al和纳米碳混合物中添加金属铜和其他添加剂。2.根据权利要求1所述的方法，其中所述纳米碳包括富勒烯、富勒烯混合物或富勒烯碳粉等;其它添加剂包括选取自由硬脂酸，氟化物，碱性物和碱土金属的氯化物组成的组合中的至少一种。3.权利要求1的方法，还包括步骤：在热挤出之前，将Al-纳米碳复合粉末与Al金属粉末混合。4.一种由粉末冶金制备纳米碳增强铝基复合材料，其中纳米碳颗粒均匀分布在铝基体中，且通过相间碳化物层共价结合到基体上。2CN111172421A说明书1/4页一种由粉末冶金制备的含铜铝-富勒烯/富勒烯碳粉的复合材料及其制备方法技术领域[0001]本发明涉及一种铝基复合材料及其制造方法，所述铝基复合材料包括富勒烯和碳化铝作为强化相。更具体来说，本发明涉及具有提高强度的纳米碳增强铝基复合材料，其中通过添加铜来改善纳米碳-铝基复合粉末的压实性能。背景技术[0002]与钛，铍和其他合金相比，铝基合金由于其特殊的强度，可用性和低成本而获得了极大的广泛应用。然而，在没有密度增长的情况下提高铝基合金强度的尝试从未停止。在开发新的铝合金的同时，通过粉末冶金制备的铝基复合材料正在积极地进行研究。纳米碳材料由于其优异的物理机械性能和丰富性而被认为是最佳增强剂之一。[0003]纳米碳添加剂对铝的强化归因于晶界细化，弥散强化，良好的载荷传递和固溶强化。研究认为层间碳化物形成有利于碳纳米管之间的粘附，并且Al基质可导致更好的载荷传递。[0004]根据以上所述，公开了一种铝基纳米结构复合材料（RU2440433），其由铝合金和富勒烯C60组成，其分子量为0.5-12wt％；其中，分子C60位于铝合金晶粒的表面上。[0005]公开了一种包含铝和碳的铝-碳组合物（WO2012122035），其中铝和碳形成单相材料。在本发明中，碳与熔融铝混合，并且在混合时施加电流。[0006]公开了一种纳米碳增强铝复合材料（US2015/0292070），将纳米碳，特别是纳米管，纳米纤维和石墨烯与金属粉末混合，然后加入到熔融铝中并浇铸。为了改善纳米碳颗粒在金属基质中的分布，在混合之前，纳米碳涂覆有陶瓷。[0007]公开了一种在铝和碳材料之间形成Al-C共价键的方法（US2009/0176090），该方法可能包括在碳材料中引入缺陷，通过用酸，微波或等离子体处理碳材料来使碳材料官能化的步骤。[0008]公开了一种制造具有高隔热和高强度的铝-细碳材料复合物的方法（WO2014129695）。为了制造铝-细碳材料的复合物，首先将铝粉和细碳材料分散，以获得铝-细碳材料的混合物粉末。然后，将分散的铝-细碳材料的混合物粉末烧结并成形。之后，将铝-细碳材料的烧结复合物热挤压。[0009]公开了具有高强度和导电性的纳米碳/铝复合材料和使用电镀液生产它的方法（US20090277793）。[0010]一种包括铝和作为强化相的碳化铝的铝基复合材料及其制造方法被公开（WO2015186423）。制造方法包括通过在600-660℃的温度下加热生坯以使碳材料与铝粉中的铝反应的步骤。[0011]在制造Al/纳米碳或Al/碳复合材料时，使用两种制造方法：粉末冶金和铸造。[0012]通过粉末冶金形成铝/碳材料复合物伴随着几个问题。首先，碳难以均匀地分散在铝基质中。其次，碳纳米颗粒倾向于聚集；此外，被碳覆盖的铝颗粒难