本发明涉及一种c60增强al基复合材料及其制备方法，属于金属材料领域。
背景技术：
铝基复合材料具有密度小，耐蚀性强，导电导热性能优异，加工性能好等优点，成为当前金属基复合材料研究的主流。随着汽车和航空航天领域的发展，尤其是在太空空间，电离辐射等恶劣环境中对金属基复合材料的比强度、比模量、耐蚀性、导电导热等性能要求更高，传统的陶瓷纤维和颗粒增强体已经不能满足对材料的要求。
过去几十年中，研究者们在提高铝合金力学性能的传统工艺做出了巨大的努力，包括合金元素的调整、结构设计、热处理制度和变形工艺等，但是难以实现铝合金力学性能的进一步突破。相比于陶瓷纤维增强体碳纤维和石墨颗粒增强体因为因为高的导热性，低的热膨胀系数，优异的阻尼能力和非常好的自润滑性能引起了许多研究者的关注。碳作为增强体能够有效提高铝及其合金的强度和刚度。最初，研究者们针对碳纤维或碳纳米管增强铝基复合材料进行了大量的研究。
碳纳米管具有优良的力学、光学、电学、耐高温、耐腐蚀、质量轻等优异性能，这使得其成为一种理想的增强剂。碳纳米管力学性能的理论和实验研究表明，碳纳米管的韧性好、结构稳定、具有极小的尺度及优异的力学性能，是理想的一维纳米增强、增韧材料。由于优异的力学和物理性能，碳纳米管被认为是最具前景的铝基复合材料增强体之一。例如在公开号为cn103602843a、cn1546695a、cn1730688a、cn101613079a的中国发明专利中均介绍了碳纳米管增强铝基复合材料的制备技术，但是近些年研究发现，把碳纳米管作为增强体加入到铝基体中对铝基复合材料的增强效果并不明显。主要问题是由于碳纳米管增强铝基复合材料存在碳纳米管团聚现象较为明显。
富勒烯（fullerene)是单质碳被发现的第三种同素异形体。任何由碳一种元素组成，以球状、椭圆状、或管状结构存在的物质，都可以被叫做富勒烯，富勒烯指的是一类物质。富勒烯与石墨结构类似，但石墨的结构中只有六元环，而富勒烯中可能存在五元环。最具有代表性的c60的碳原子之间是通过单双键交替相结合的，在一定条件下富勒烯分子的双键将被打开，与相邻的分子通过[2+2]、[3+3]、[4+4]等环加成形式形成稳定的共价键，所形成的结构就称为富勒烯聚合结构。富勒烯在高压或高温高压的条件下还可以转变为具有较高硬度，甚至超高硬度的材料。
技术实现要素：
本发明旨在提供一种c60增强al基复合材料及其制备方法，制备得到化学稳定性更好、界面结合更好的al掺杂c60的高性能铝基复合材料，便于其在电子行业的推广应用。
本发明提供了一种c60增强al基复合材料，由以下重量百分比的原料制备而成：
c60：0.20-1.98%
al粉：98.02-99.8%。
本发明提供了一种c60增强al基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
(1)将c60和al粉混合，加入乙醇后使用球磨机混合，且在低温球磨机上进行球磨；
(2)将球磨后的混合样品置于真空干燥箱内，在50-80℃下烘干0.5-2h，得到c60/al复合粉体；
(3)然后将c60/al复合粉体压制成型，并进行保压；
(4)最后，将成型后的坯料放入有惰性气体保护的加热设备中进行烧结，烧结温度为500～650℃，烧结时间为0.8h～6h。
上述制备方法中，所述步骤（1）中，球磨过程中，球磨温度为-60–-20℃，球磨时间为2-10小时。
上述制备方法中，所述步骤（3）中，压制成型的温度为400-500℃，成型压力为600mpa～1000mpa，在此成型压力下保压0.5～100min。
上述制备方法中，所述惰性气体为ar气。
富勒烯分子晶体是由弱的范德瓦尔斯作用相结合的，因此是一种较软的物质，在压力的作用下很容易被压缩，除了分子间距变小，具有中空笼状结构的富勒烯分子本身也会发生形变，甚至塌陷。然而由于富勒烯单分子的不可压缩性，导致其分子晶体的压缩性在较高的压力下变得很低，硬度也得到提高，这些特点使得富勒烯晶体在高压下出现了丰富的结构相变。
常温常压下，富勒烯c60具有fcc结构，c60分子在晶体中自由转动，然而在较低的压力下(约0.2gpa)，c60分子发生取向有序的转变，即分子的取向在压力的作用下受到限制，原来自由转动的c60分子被“冻结”，发生结构转变。随着热成型压力的增加，相邻c60分子间距离继续减小，相互挤压使得c60分子发生形变，当压力增加到20gpa左右时，c60分子形变更加严重，甚至开始塌陷，就会发生非晶化的转变。
由于富勒烯的晶粒细化和弥散强化作用，c60/al复合材料板材表现出较高的维氏硬度(240hv)和较高的屈服强度(810mpa)。
本发明的有益效果：
（1）本发明采用球磨、成型与烧结相结合的方式，具有工艺简单，设备投入低，能够快速实现铝基体烧结致密化；
（2）在发挥c60自身优异性能改性铝基体的同时，还能够利用基体的晶粒细化和弥散强化共同作用增强铝基体，使得c60/al复合材料的综合性能大幅度提高，具有广泛的工业应用前景，且可以在铝合金电缆行业得到广泛的应用。
具体实施方式
下面通过实施例来进一步说明本发明，但不局限于以下实施例。
实施例1：
(1)首先将质量比例为99.1:0.9的c60和al粉混合，加入1.0ml乙醇后使用球磨机混合，时间为2.0小时。(2)将球磨后的混合样品置于真空干燥箱内，在55℃下烘干0.6h。(3)然后将c60/al复合粉体在430℃进行成型，压力为680-700mpa，且在此压制压力下保压20min。(4)最后，将成型后的坯料放入具有惰性气体ar气保护的加热设备中进行烧结，烧结温度为530℃，烧结时间为1.6h。经测试，其致密度达99.4%，抗拉强度达172.3mpa，较基体提高了53.28%。
实施例2
(1)首先将混合一定质量比例(98.3:1.7)的c60和al粉，加入少量乙醇（2.0ml）后使用球磨机混合，时间为2.5小时。(2)其次将球磨后的混合样品置于真空干燥箱内，在68℃下烘干0.9h。(3)然后将c60/al复合粉体在460℃进行成型，压力为680-700mpa之间，且在此压制压力下保压30min。(4)最后，将成型后的坯料放入具有惰性气体ar气保护的加热设备中进行烧结，烧结温度为560℃，烧结时间为2.0h。经测试，其致密度达99.5%，抗拉强度达181.5mpa，较基体提高了55.65%。
实施例3
(1)首先将混合一定质量比例(98.8:1.2)的c60和al粉，加入少量乙醇（3.0ml）后使用球磨机混合，时间为3.0小时。(2)其次将球磨后的混合样品置于真空干燥箱内，在75℃下烘干1.5h。(3)然后将c60/al复合粉体在480℃进行成型，压力在700mpa～800mpa之间，且在此压制压力下保压60min。(4)最后，将成型后的坯料放入具有惰性气体ar气保护的加热设备中进行烧结，烧结温度为600℃，烧结时间为4.0h。经测试，其致密度达99.5%，抗拉强度达178.6mpa，较基体提高了54.93%。
实施例4
(1)首先将混合一定质量比例(99.8:0.2)的c60和al粉，加入少量乙醇（4.5ml）后使用球磨机混合，时间为6.0小时。(2)其次将球磨后的混合样品置于真空干燥箱内，在80℃下烘干2.0h。(3)然后将c60/al复合粉体在500℃进行成型，压力在800mpa～1000mpa之间，且在此压制压力下保压90min。(4)最后，将成型后的坯料放入具有惰性气体ar气保护的加热设备中进行烧结，烧结温度为650℃，烧结时间为6.0h。经测试，其致密度达99.7%，抗拉强度达170.5mpa，较基体提高了52.79%。