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专利号: 2020113604236
申请人: 河南科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 铸造;粉末冶金
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种Cu‑石墨烯/Al多级层状复合材料,其特征在于:所述复合材料宏观上呈现Cu/Al层状结构,其中Cu层微观上呈现层状微纳米晶结构,Al层微观上呈现石墨烯/Al微纳米叠层结构;

所述Cu‑石墨烯/Al多级层状复合材料的制备方法,主要包括以下步骤:步骤一、片状金属粉末制备:利用球磨机对Al粉和Cu粉进行球磨以制备出厚度介于100

300nm,片径介于2 5μm之间的片状Al粉末和Cu粉末;

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步骤二、氧化石墨烯分散液的制备:将氧化石墨烯加入到去离子水中,得到氧化石墨烯溶液,然后通过超声处理得到单层或少层氧化石墨烯分散液;

步骤三、石墨烯/Al片状复合粉末的制备:将步骤一获得的片状Al粉末和步骤二获得的氧化石墨烯分散液加入到无水乙醇中进行搅拌混合,直到烧杯上层液体变成无色透明,然后利用去离子水进行冲洗和过滤,并真空干燥得到氧化石墨烯/Al片状复合粉末,然后在氢气保护气氛下将其进行加热得到石墨烯/Al片状复合粉末;

步骤四、粉末的层状自组装:将步骤三获得的石墨烯/Al片状复合粉末均匀铺设在模具中,使石墨烯/Al片状复合粉末沿着厚度方向有序堆积,铺设堆积厚度为19 21mm,然后将步~骤一获得的片状Cu粉末均匀铺设在石墨烯/Al片状复合粉末的上方,铺设堆积厚度为19~

21mm,从而获得Cu‑石墨烯/Al层状粉体坯料;

步骤五、块体复合材料的烧结制备:将步骤四制得的Cu‑石墨烯/Al层状粉体坯料进行放电等离子烧结制备得到块体Cu‑石墨烯/Al多级层状复合材料;

步骤六、高致密化复合材料的热轧制:将步骤五制得的块体Cu‑石墨烯/Al多级层状复合材料进行加热—轧制,获得高致密化Cu‑石墨烯/Al多级层状复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种Cu‑石墨烯/Al多级层状复合材料,其特征在于:所述复合材料宏观上Cu层和Al层的厚度各为2 4mm。

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3.根据权利要求1或2所述的一种Cu‑石墨烯/Al多级层状复合材料,其特征在于:所述复合材料中Cu层的层状微纳米晶结构的尺度介于100 300nm。

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4.根据权利要求1或2所述的一种Cu‑石墨烯/Al多级层状复合材料,其特征在于:复合材料Al层的石墨烯/Al微纳米叠层结构中片层Al的厚度介于100 300nm,石墨烯为单层或者~少层,厚度小于15nm。

5.根据权利要求1所述的一种Cu‑石墨烯/Al多级层状复合材料,其特征在于:步骤一所选取的Al粉和Cu粉分别为高纯度球形Al粉和Cu粉,其纯度均为99.99%,平均粒径为5 15μm。

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6.根据权利要求1所述的一种Cu‑石墨烯/Al多级层状复合材料,其特征在于:步骤一所述的球磨机是采用搅拌式球磨机对金属粉末进行湿磨来实现的,选取无水乙醇作为过程控制介质,选取硬质合金球作为球磨介质,球料比为20:1。

7.根据权利要求1所述的一种Cu‑石墨烯/Al多级层状复合材料,其特征在于:步骤二所述的氧化石墨烯溶液中的氧化石墨烯浓度为0.5 5mg/mL。

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8.根据权利要求1所述的一种Cu‑石墨烯/Al多级层状复合材料,其特征在于:步骤五所述的放电等离子烧结温度范围为450 550℃,压力范围为50 200MPa。

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9.根据权利要求1所述的一种Cu‑石墨烯/Al多级层状复合材料,其特征在于:步骤六的轧制方向垂直于层状复合材料的厚度方向,每次轧制量控制在2%,经过重复加热—轧制,使得最终复合材料块体厚度减小量为40%。