【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及金屬導(dǎo)體，尤其涉及一種高強(qiáng)高導(dǎo)耐高溫石墨烯鋁導(dǎo)體及其制備方法。
技術(shù)介紹
1、鋁及鋁合金因其優(yōu)異的力學(xué)、耐蝕、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能，被廣泛作為導(dǎo)體應(yīng)用于諸多工業(yè)領(lǐng)域。隨著現(xiàn)代工業(yè)的飛速發(fā)展和應(yīng)用需求的急劇增加，市場對鋁基材料提出了更高的要求。但是純鋁材料的抗拉強(qiáng)度僅為150mpa左右，高溫性能差，限制了其應(yīng)用發(fā)展。
2、目前，通過向鋁或鋁合金基體中引入增強(qiáng)體，能夠在保持基體材料韌性的同時(shí)提高其室溫和高溫的屈服及抗拉強(qiáng)度等性能，很大程度上彌補(bǔ)了鋁及其合金抗拉強(qiáng)度和高溫性能差的不足。然而，傳統(tǒng)的鋁基復(fù)合材料常采用sic、al2o3、ti2alc和si3n4等顆?；蚓ы氉鳛樵鰪?qiáng)體，其雖然能夠改善鋁基體的抗拉強(qiáng)度，但是這些增強(qiáng)體會降低鋁基復(fù)合材料的導(dǎo)電性。比如相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)公開了ti2alc增強(qiáng)的導(dǎo)電耐磨鋁基復(fù)合材料，能夠得到較高抗拉強(qiáng)度的鋁基復(fù)合材料，但是其室溫電導(dǎo)率較低。為了同時(shí)增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的抗拉強(qiáng)度和導(dǎo)電性，已有研究通過添加具有導(dǎo)電性的石墨烯作為增強(qiáng)體。比如相關(guān)現(xiàn)有技術(shù)公開了向鋁基體中添加石墨烯，石墨烯納米片鑲嵌于網(wǎng)狀金屬間化合物中，三維網(wǎng)狀骨架結(jié)構(gòu)使鋁基復(fù)合材料的強(qiáng)度得到提升，導(dǎo)電性達(dá)到30~37%iacs。此方法雖然能夠提升鋁基復(fù)合材料的強(qiáng)度，但是仍然存在導(dǎo)電性有待提升的問題。
3、此外，傳統(tǒng)的粉末冶金需要經(jīng)過多道次塑性變形，生產(chǎn)工藝流程長，制備方法復(fù)雜，并且，采用傳統(tǒng)粉末冶金方法制備的鋁基導(dǎo)體材料產(chǎn)品的批次穩(wěn)定性和性能一致性差。因此，亟需提供一種低能耗、短流程連續(xù)化的方法來獲得高強(qiáng)度、高導(dǎo)電
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、本專利技術(shù)的目的在于提供一種高強(qiáng)高導(dǎo)耐高溫石墨烯鋁導(dǎo)體及其制備方法。本專利技術(shù)提供的制備方法能耗低、流程短，得到的鋁導(dǎo)體具有高強(qiáng)高導(dǎo)耐高溫的特點(diǎn)。
2、為了實(shí)現(xiàn)上述專利技術(shù)目的，本專利技術(shù)提供以下技術(shù)方案：
3、本專利技術(shù)提供了一種高強(qiáng)高導(dǎo)耐高溫石墨烯鋁導(dǎo)體的制備方法，包括以下步驟：
4、（1）將原料粉末混合，得到復(fù)合粉體；
5、按質(zhì)量含量計(jì)，所述原料粉末包括石墨烯0.05~0.5%、稀土顆粒0.01~0.1%和余量的鋁粉；
6、（2）將所述步驟（1）得到的復(fù)合粉體進(jìn)行連續(xù)擠壓，得到石墨烯鋁復(fù)合材料線坯；
7、（3）將所述步驟（2）得到的石墨烯鋁復(fù)合材料線坯進(jìn)行多道次冷拉拔，得到高強(qiáng)高導(dǎo)耐高溫石墨烯鋁導(dǎo)體；所述多道次冷拉拔的加工率為50~99.5%。
8、優(yōu)選地，所述步驟（1）中石墨烯的層數(shù)為1~10層。
9、優(yōu)選地，所述石墨烯的片層厚度為0.334nm~10nm。
10、優(yōu)選地，所述步驟（1）中的稀土顆粒的元素種類包括鑭、鈰和釹中的一種或多種。
11、優(yōu)選地，所述稀土顆粒的粒徑為20μm~100μm。
12、優(yōu)選地，所述步驟（1）中的鋁粉為球形和/或近球形。
13、優(yōu)選地，所述鋁粉的粒徑為100~400目。
14、優(yōu)選地，所述步驟（1）中混合的方法為球磨；所述球磨的磨珠直徑為4~12mm，所述球磨的時(shí)間為5~15h。
15、優(yōu)選地，所述步驟（2）中石墨烯鋁復(fù)合材料線坯的直徑為2~3mm。
16、本專利技術(shù)還提供了上述技術(shù)方案所述制備方法制備得到的高強(qiáng)高導(dǎo)耐高溫石墨烯鋁導(dǎo)體，包括鋁基體和分散在所述鋁基體中的石墨烯和稀土顆粒；所述鋁基體的晶粒尺寸為2~5μm；所述石墨烯分布在鋁基體的晶粒界面處。
17、本專利技術(shù)提供了一種高強(qiáng)高導(dǎo)耐高溫石墨烯鋁導(dǎo)體的制備方法，包括以下步驟：將原料粉末混合，得到復(fù)合粉體；按質(zhì)量含量計(jì)，所述原料粉末包括石墨烯0.05~0.5%、稀土顆粒0.01~0.1%和余量的鋁粉；將所述復(fù)合粉體進(jìn)行連續(xù)擠壓，得到石墨烯鋁復(fù)合材料線坯；將所述石墨烯鋁復(fù)合材料線坯進(jìn)行多道次冷拉拔，得到高強(qiáng)高導(dǎo)耐高溫石墨烯鋁導(dǎo)體；所述多道次冷拉拔的加工率為50~99.5%。本專利技術(shù)通過將鋁粉、石墨烯和稀土顆粒混合均勻得到復(fù)合粉體，利用連續(xù)擠壓將復(fù)合粉體制備為石墨烯鋁復(fù)合材料線坯；對線坯進(jìn)行多道次冷拉拔，并將加工率控制在50~99.5%，大變形量的多道次冷拉拔能夠使石墨烯均勻分散于鋁基體的晶界處，均勻彌散分布的石墨烯在多道次冷拉拔過程中發(fā)揮細(xì)化鋁基體晶粒尺寸和第二相強(qiáng)化的作用，晶粒在縱向界面上成縱向分布，有效減少橫向晶界的數(shù)量，降低橫向界面對電子的散射作用，協(xié)同提高了石墨烯鋁導(dǎo)體的強(qiáng)度和導(dǎo)電性能；并且，在連續(xù)擠壓和多道次冷拉拔的過程中會將空氣卷入鋁基體中，本專利技術(shù)通過添加稀土顆粒，能夠控制鋁基體中的氧含量，從而提高材料石墨烯鋁導(dǎo)體的導(dǎo)電率。本專利技術(shù)提供的方法工藝簡單、流程短、可操作性強(qiáng)、可連續(xù)化大規(guī)模生產(chǎn)。與傳統(tǒng)工藝制備的鋁石墨烯復(fù)合材料相比能耗降低40%以上。實(shí)施例結(jié)果顯示，本專利技術(shù)制備的高強(qiáng)高導(dǎo)耐高溫石墨烯鋁導(dǎo)體的導(dǎo)電率可達(dá)60~64%iacs；抗拉強(qiáng)度可達(dá)230~260mpa（純鋁強(qiáng)度90~160mpa）；高溫性能好，100℃時(shí)抗拉強(qiáng)度可達(dá)150mpa，綜合性能明顯優(yōu)于工業(yè)純鋁。
本文檔來自技高網(wǎng)...【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種高強(qiáng)高導(dǎo)耐高溫石墨烯鋁導(dǎo)體的制備方法，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中石墨烯的層數(shù)為1~10層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述石墨烯的片層厚度為0.334nm~10nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中的稀土顆粒的元素種類包括鑭、鈰和釹中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的制備方法，其特征在于，所述稀土顆粒的粒徑為20μm~100μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中的鋁粉為球形和/或近球形。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或6所述的制備方法，其特征在于，所述鋁粉的粒徑為100~400目。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中混合的方法為球磨；所述球磨的磨珠直徑為4~12mm，所述球磨的時(shí)間為5~15h。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（2）中石墨烯鋁復(fù)合材料線坯的直徑為2~3mm。
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...【技術(shù)特征摘要】
1.一種高強(qiáng)高導(dǎo)耐高溫石墨烯鋁導(dǎo)體的制備方法，包括以下步驟：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中石墨烯的層數(shù)為1~10層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的制備方法，其特征在于，所述石墨烯的片層厚度為0.334nm~10nm。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中的稀土顆粒的元素種類包括鑭、鈰和釹中的一種或多種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或4所述的制備方法，其特征在于，所述稀土顆粒的粒徑為20μm~100μm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟（1）中的鋁粉為球形和...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：米緒軍，張文婧，黃略，趙伊之，
申請(專利權(quán))人：華南理工大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：
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