【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及固相連接領域，特別是涉及一種石墨烯鋁基復合材料制備方法及制備裝置。
技術介紹
1、金屬基復合材料具有高比強度、高韌性、良好抗磨性能、優異導電導熱性能及良好可設計性等優點，被廣泛應用于航空航天、交通運輸和電子信息等領域。其中，鋁基復合材料由于輕質、高強、耐蝕、耐磨等優勢成為目前航空航天領域應用最廣泛的一類金屬基復合材料。然而，科技的進步和材料服役環境的改變對鋁基復合材料的性能提出了更高的要求，傳統陶瓷顆粒增強的鋁基復合材料的性能已難以滿足需要，迫切需要開發高性能的鋁基復合材料。
2、鋁基復合材料一般由鋁或鋁合金基體和增強相兩部分構成。增強相的種類、尺寸、分布、含量和增強相與鋁基體之間的界面是決定鋁基復合材料性能的主要因素，因此，增強相的選擇對于高性能鋁基復合材料的制備極為重要。工程上，通常選用具有超低密度、超高強度及良好柔韌的石墨烯作為鋁基復合材料的理想增強體。然而石墨烯容易團聚，并且石墨烯和鋁基體之間為弱結合，為了有效改善石墨烯在鋁基體中的分散性及二者之間的界面結合，研究者開發了多種制備方法。目前，主要采用粉末冶金的方法制備石墨烯鋁基復合材料，但該方法仍舊存在著石墨烯在鋁基體中分布均勻性較差的問題。
3、因此，如何使石墨烯在鋁基體中分布的更為均勻成為本領域技術人員目前所亟待解決的問題。
技術實現思路
1、為解決以上技術問題，本專利技術提供一種能夠使石墨烯在鋁基體中分布的更為均勻的石墨烯鋁基復合材料制備方法及制備裝置。
2、為實現上述
3、本專利技術提供一種石墨烯鋁基復合材料制備方法，包括以下步驟：
4、步驟一，將鋁基層和石墨烯層交替層疊布置，并使位于層疊方向兩端的兩層均為所述鋁基層，以獲得層疊坯料；
5、步驟二，沿所述鋁基層和所述石墨烯層的層疊方向向所述層疊坯料施加預設壓力，以使相鄰的所述鋁基層和所述石墨烯層均相貼合；
6、步驟三，對所述層疊坯料施加超聲振動，并對所述鋁基層和所述石墨烯層進行攪拌摩擦焊接。
7、本專利技術還提供一種適用于所述的石墨烯鋁基復合材料制備方法的石墨烯鋁基復合材料制備裝置，包括：
8、用于對所述層疊坯料施加所述壓力的加壓機構；
9、用于向所述層疊坯料施加超聲振動的超聲振動機構；
10、用于對所述層疊坯料進行攪拌摩擦焊接的攪拌摩擦焊接機構。
11、可選地，所述超聲振動機構包括依次連接的超聲波發生器、超聲波換能器和振動頭。
12、可選地，石墨烯鋁基復合材料制備裝置還包括控制元件和傳感器，所述傳感器用于監測所述振動頭的輸出頻率，所述傳感器和所述超聲波發生器均與所述控制元件通信連接。
13、可選地，石墨烯鋁基復合材料制備裝置還包括驅動機構，所述驅動機構與所述超聲振動機構和所述攪拌摩擦焊接機構均相連，以驅動所述超聲振動機構和所述攪拌摩擦焊接機構運動。
14、可選地，所述驅動機構包括相互垂直的第一直線驅動器和第二直線驅動器，所述第一直線驅動器與所述第二直線驅動器相連，以驅動所述第二直線驅動器運動，所述第二直線驅動器與所述超聲振動機構和所述攪拌摩擦焊接機構均相連，以驅動所述超聲振動機構和所述攪拌摩擦焊接機構運動，且所述超聲振動機構和所述攪拌摩擦焊接機構的運動方向均與所述第二直線驅動器的運動方向相垂直。
15、可選地，所述驅動機構還包括支撐臺；
16、所述第一直線驅動器包括兩個第一絲杠和兩個第一電機，兩個所述第一電機分別與兩個所述第一絲杠相連，以分別驅動兩個所述第一絲杠轉動，兩個第一絲杠分別設置于所述支撐臺相對的兩側，各個所述第一絲杠均軸向定位，并均與所述支撐臺轉動連接；
17、所述第二直線驅動器包括兩個第二絲杠、兩個第二電機、兩個導軌、兩個滑塊以及連接結構，兩個所述第二絲杠均軸向定位，兩個所述第二絲杠分別與兩個導軌轉動連接，所述第二絲杠的軸線方向與所述導軌的長度方向相平行，所述第二絲杠的軸線與所述第一絲杠的軸線相垂直，兩個所述第二電機分別與兩個所述第二絲杠相連，以分別驅動兩個所述第二絲杠轉動，兩個所述滑塊分別與兩個所述導軌滑動連接，兩個所述滑塊分別套設于兩個所述第二絲杠上，并分別與兩個所述第二絲杠螺紋連接，兩個所述滑塊通過所述連接結構相連，所述超聲振動機構和所述攪拌摩擦焊接機構均與所述連接結構相連；
18、兩個所述第一絲杠分別穿過兩個所述導軌，且兩個所述導軌分別與兩個所述第一絲杠螺紋連接，兩個所述導軌上均設置有導向塊，所述支撐臺相對的兩側相對設置有兩個導向槽，兩個所述導向塊分別與兩個所述導向槽滑動連接，所述導向槽的長度方向與所述第一絲杠的軸線方向相平行。
19、可選地，石墨烯鋁基復合材料制備裝置還包括第一定位夾具、第二定位夾具、第一連接板、第二連接板、中間連接件、螺栓以及螺母；
20、其中，所述超聲振動機構定位夾緊于所述第一定位夾具和所述第二定位夾具之間，且所述第一定位夾具和所述第二定位夾具能夠拆卸地連接；
21、所述第一連接板和所述第二連接板平行并相對設置，所述第一連接板與所述第二直線驅動器相連，所述第二連接板通過所述中間連接件與所述第一定位夾具或者所述第二定位夾具相連，所述第二連接板上設置有貫通槽，所述螺栓的一端依次穿過所述貫通槽和所述第二連接板，并通過所述螺母緊固，且螺栓與所述貫通槽滑動連接。
22、可選地，所述貫通槽相對的兩個側壁均為鋸齒狀結構。
23、可選地，所述加壓機構包括兩個夾緊板和兩個第三直線驅動器，兩個所述第三直線驅動器分別與兩個所述夾緊板相連，兩個所述第三直線驅動器分別用于驅動兩個所述夾緊板沿所述鋁基層和所述石墨烯層的層疊方向相互遠離或者相互靠近。
24、本專利技術相對于現有技術取得了以下技術效果：
25、本專利技術提供的石墨烯鋁基復合材料制備方法利用攪拌摩擦焊接配合超聲波振動來實現石墨烯鋁基復合材料的制備，與采用粉末冶金法制備石墨烯鋁基復合材料相比，本專利技術提供的石墨烯鋁基復合材料制備方法不僅克服了粉末冶金法石墨烯與鋁基體之間容易發生不良界面反應的問題，提高了石墨烯鋁基復合材料的力學性能，而且通過溫度效應、振動效應和劇烈塑性變形，能夠使晶粒細化，且超聲波振動可使石墨烯更為分散，使得石墨烯增強相在鋁基體中的分布均勻性更好，實現組織和性能的優化，提高了石墨烯鋁基復合材料的強度和韌性。
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1.一種石墨烯鋁基復合材料制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.一種適用于權利要求1所述的石墨烯鋁基復合材料制備方法的石墨烯鋁基復合材料制備裝置，其特征在于，包括：
3.根據權利要求2所述的石墨烯鋁基復合材料制備裝置，其特征在于，所述超聲振動機構包括依次連接的超聲波發生器、超聲波換能器和振動頭。
4.根據權利要求3所述的石墨烯鋁基復合材料制備裝置，其特征在于，還包括控制元件和傳感器，所述傳感器用于監測所述振動頭的輸出頻率，所述傳感器和所述超聲波發生器均與所述控制元件通信連接。
5.根據權利要求2所述的石墨烯鋁基復合材料制備裝置，其特征在于，還包括驅動機構，所述驅動機構與所述超聲振動機構和所述攪拌摩擦焊接機構均相連，以驅動所述超聲振動機構和所述攪拌摩擦焊接機構運動。
6.根據權利要求5所述的石墨烯鋁基復合材料制備裝置，其特征在于，所述驅動機構包括相互垂直的第一直線驅動器和第二直線驅動器，所述第一直線驅動器與所述第二直線驅動器相連，以驅動所述第二直線驅動器運動，所述第二直線驅動器與所述超聲振動機構和所述攪拌摩擦焊接機構均
7.根據權利要求6所述的石墨烯鋁基復合材料制備裝置，其特征在于，所述驅動機構還包括支撐臺；
8.根據權利要求6所述的石墨烯鋁基復合材料制備裝置，其特征在于，還包括第一定位夾具、第二定位夾具、第一連接板、第二連接板、中間連接件、螺栓以及螺母；
9.根據權利要求8所述的石墨烯鋁基復合材料制備裝置，其特征在于，所述貫通槽相對的兩個側壁均為鋸齒狀結構。
10.根據權利要求2所述的石墨烯鋁基復合材料制備裝置，其特征在于，所述加壓機構包括兩個夾緊板和兩個第三直線驅動器，兩個所述第三直線驅動器分別與兩個所述夾緊板相連，兩個所述第三直線驅動器分別用于驅動兩個所述夾緊板沿所述鋁基層和所述石墨烯層的層疊方向相互遠離或者相互靠近。
...【技術特征摘要】
1.一種石墨烯鋁基復合材料制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.一種適用于權利要求1所述的石墨烯鋁基復合材料制備方法的石墨烯鋁基復合材料制備裝置，其特征在于，包括：
3.根據權利要求2所述的石墨烯鋁基復合材料制備裝置，其特征在于，所述超聲振動機構包括依次連接的超聲波發生器、超聲波換能器和振動頭。
4.根據權利要求3所述的石墨烯鋁基復合材料制備裝置，其特征在于，還包括控制元件和傳感器，所述傳感器用于監測所述振動頭的輸出頻率，所述傳感器和所述超聲波發生器均與所述控制元件通信連接。
5.根據權利要求2所述的石墨烯鋁基復合材料制備裝置，其特征在于，還包括驅動機構，所述驅動機構與所述超聲振動機構和所述攪拌摩擦焊接機構均相連，以驅動所述超聲振動機構和所述攪拌摩擦焊接機構運動。
6.根據權利要求5所述的石墨烯鋁基復合材料制備裝置，其特征在于，所述驅動機構包括相互垂直的第一直線驅動器和第二直線驅動器，所述第一直線驅動器與所述第二直線驅動器相連，...
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