一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法

摘要

一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法，涉及一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法。本发明的目的是要解决现有制备石墨烯增强铝基复合材料的方法存在的石墨烯分散性差，容易团聚的技术问题。本发明：一、制备氧化石墨烯；二、铝粉的表面改性；三、制备氧化石墨烯‑铝复合粉末；四、石墨烯增强铝基复合材料的制备。本发明用静电自组装的方法有效的将石墨烯均匀的分散在铝基体中使得石墨烯分散更均匀，避免了球磨处理时对石墨烯尺寸的破坏以及对铝基体产生的加工硬化现象，防止了石墨烯团聚现象的发生，并且显著的提高了复合材料的力学性能，相比于纯铝材料的抗拉强度提高了10％～20％，硬度提高了10％～30％。

主权项

一种制备石墨烯增强铝基复合材料的方法，其特征在于制备石墨烯增强铝基复合材料的方法是按以下步骤进行的：一、制备氧化石墨烯：在冰水浴的条件下向装有46mL的浓硫酸的锥形瓶中加入1g石墨粉和1g硝酸钠，在冰水浴的条件下混合搅拌20min，在冰水浴的条件下加入6g高锰酸钾，搅拌40min，得到绿紫色的混合液，将绿紫色的混合液在温度为30℃～40℃的条件下保温1h，然后在温度为30℃～40℃的条件下加入40mL的蒸馏水，在温度为85℃～95℃的条件下保温30min，得到棕色混合液，在室温条件下向棕色混合液中加入100mL的蒸馏水和6mL的过氧化氢，得到亮黄色的混合液，然后用质量浓度为3％的盐酸溶液和蒸馏水反复洗涤亮黄色的混合液至pH为6～7，过滤，冷冻干燥12h，得到带负电荷的氧化石墨烯；二、铝粉的表面改性：将铝粉加入到质量分数为1％的CTAB溶液中，超声分散20min～60min，然后磁力搅拌1h～2h，用蒸馏水洗涤，过滤，得到CTAB修饰的带正电荷的铝粉；所述的铝粉的重量与质量分数为1％的CTAB溶液的体积比为1g:(1mL～2mL)；三、制备氧化石墨烯‑铝复合粉末：将100g步骤二得到的CTAB修饰的带正电荷的铝粉加入到100mL的蒸馏水中，在室温下搅拌30min，得到铝粉悬浮液；称取步骤一得到的带负电荷的氧化石墨烯0.1g～0.5g在50mL的蒸馏水中超声分散1h，得到氧化石墨烯水性分散体；将氧化石墨烯水性分散体加入到铝粉悬浮液中，得到混合液，搅拌混合液至混合液颜色为无色透明使得带负电荷的氧化石墨烯通过静电吸引吸附到带正电荷的铝粉表面，过滤，冷冻干燥8h，得到氧化石墨烯‑铝复合粉末；四、石墨烯增强铝基复合材料的制备：将步骤三制备的氧化石墨烯‑铝复合粉末加入到材质为石墨的模具中，在氩气保护、压力为25MPa和温度为600℃的条件下烧结1h～2h，自然冷却至室温，得到石墨烯增强铝基复合材料；所述的石墨的模具表面涂有氮化硼防渗层。