一种碳纳米管增强铝基复合材料及其制备方法
【技术领域】
[0001] 本发明属于金属复合材料领域，尤其设及一种碳纳米管增强侣基复合材料及其制 备方法。
【背景技术】
[0002] 碳纳米管（Ca;rbonnanotubes，CNTs)是1991年被日本肥C公司科学家饭岛澄男在 高分辨透射电子显微镜下所发现，作为一维碳族材料，它由单层或多层石墨片层弯曲而成， 类似于中空圆筒结构，密度只有钢的1 / 6,质量轻、长径比极大、强度和模量高，具有优异 的机械性能、电学性能、热力学性能和物理化学性能，因此其潜在的工业应用价值引起了广 泛的关注。同时CNTs也被视为理想的复合材料增强体，广泛应用于高分子、陶瓷和金属复 合材料当中。
[0003] 侣合金由于密度小、强度高、塑性好等特性，在国民经济和航空航天、国防军工等 高新技术领域有非常广泛的应用。随着世界各国对节能减排、环境污染问题的日益重视，对 侣合金的力学性能提出了更高的要求。
[0004] 金属基复合材料（Metalmatrixcomposites,MMC)是W金属或合金相为基体，颗粒 晶须、短纤维、连续纤维为强化相的一种材料。它具有很强的可设计性自由度，通过合理选 择基体合金、增强相种类W及制备工艺和参数，可实现良好的复合效应，从而得到性能优异 的复合材料。CNTs超强的力学性能可W极大改善复合材料的强度和初性。碳纳米管增强金 属基复合材料（CNTs/MMC)是最近几年来迅速发展起来的新型材料，具有优良的理化和力 学性能。 阳0化]CNTs/Al基复合材料具有高比强度、耐磨耐腐蚀耐高溫、轻质稳定、导电导热性 能好和热膨胀系数低等优点，已经成为航空航天及其他尖端技术领域不可缺少的高性能材 料。随着科技的不断发展对材料性能要求越来越高，需要更多的性能优良的新型侣基复合 材料来满足现代工业的需求。
【发明内容】
[0006] 本发明的目的在于提供一种布氏硬度、弹性模量及抗拉强度高的碳纳米管增强侣 基复合材料及其制备方法。
[0007] 本发明设及的一种碳纳米管增强侣基复合材料由W下质量百分比的组分组成：碳 纳米管4. 2 %~10. 0 %，碳化娃4. 5 %~5. 4 %，锋0. 8 %~2. 1 %，铭1. 0 %~2. 2 %，铁 2. 2 % ~4. 5 %，铅 0. 3 % ~1. 5 %，银 0. 5 % ~1. 0 %，S氧化二锭 2. 3 % ~6. 4 %，余量为 侣。
[0008] 所述的碳纳米管粒度为10皿~20皿，碳化娃粒度为30ym~50ym，锋粒度 为5Jim~20Jim，铭粒度为50Jim~100Jim，铁粒度为15Jim~60Jim，铅粒度为50 ym~80ym，银粒度为20皿~50皿，S氧化二锭粒度为0.5ym~1.0ym，侣粒度为 20Um~30UHId
[0009] 作为对发明的进一步改进，碳纳米管增强侣基复合材料由W下质量百分比的组分 组成：碳纳米管6. 6 %~9. 0 %，碳化娃4. 8 %~5. 0 %，锋1. 2 %~1. 8 %，铭1. 4 %~2. 0 〇/〇,铁 3. 0 % ~4. 0 %，铅 0. 6 % ~1. 0 %，银 0. 6 % ~0. 8 %，S氧化二锭 4. 0 % ~5. 0 %，余 量为侣。
[0010] 作为对发明的更进一步改进，碳纳米管增强侣基复合材料由W下质量百分比的组 分组成：碳纳米管8. 2 %，碳化娃4. 9 %，锋1. 6 %，铭1. 8 %，铁3. 5 %，铅0. 8 %，银0. 7 %， =氧化二锭4. 5 %，余量为侣。
[0011] 一种碳纳米管增强侣基复合材料的制备方法，包括W下步骤： (1) 将碳纳米管放入质量浓度为20 %的氨氧化钟溶液中，80 °C下微波揽拌反应10 min~40min,过滤，滤渣用蒸馈水冲洗至中性，放入烘箱中100 °C烘干，得到活化后的碳 纳米管，备用； (2) 按质量百分比称取碳化娃、锋、铭、铁、铅、银、=氧化二锭、侣及活化后的碳纳米管， 过200目筛，用机械球磨混料机均匀混合，形成均匀的混合粉末，备用； (3) 将得到的混合粉末于压力为14. 0MPa~15. 5MPa、溫度为1200 °C~1350 °C的 条件下烧结30min~50min,即得到碳纳米管增强侣基复合材料。
[0012] 作为对发明的进一步改进，步骤（1)中所述的微波揽拌反应时间为25min。 阳〇1引作为对发明的进一步改进，步骤（3)中所述的压力为14. 8MPa,溫度为1260 °C。
[0014] 本发明具有W下优点：a.本发明将碳纳米管用氨氧化钟溶液在微波条件下活化， 缩短了碳纳米管活化时间，并且活化后的碳纳米管实现了与侣合金的界面均匀混合，使制 备的复合材料复合度进一步增加，力学性能更加优异；b.加入的稀±金属氧化物=氧化二 锭在冶炼过程中将优先吸附于金属侣的晶界上，降低其界面能，增加界面的黏附功，减小润 湿角，提高金属侣的润湿性，从而改善复合材料的组织，提高复合材料的性能；C.本发明制 备方法适用范围广，节能省时，制备的碳纳米管增强侣基复合材料的布氏硬度、弹性模量和 抗拉强度高，该复合材料综合性能良好，工艺可靠高效。
【具体实施方式】
[0015] 下面通过具体实施例对本发明作进一步详细介绍，但不局限于此。
[0016] 实施例1 碳纳米管增强侣基复合材料，由W下质量百分比的组分组成：粒度10nm~20nm的碳 纳米管4. 2 %，粒度为30ym~50ym的碳化娃4. 5 %，粒度为5ym~20ym的锋0. 8 〇/〇,粒度为50ym~100ym的铭1. 0 %，粒度为15ym~60ym的铁2. 2 %，粒度为50 ym~80ym的铅0. 3 %，粒度为20nm~50nm的银0. 5 %，粒度为0. 5ym~1.0ym 的S氧化二锭2. 3 %，余量为粒度为20ym~30ym的侣。
[0017] 上述碳纳米管增强侣基复合材料的制备方法，包括W下步骤： (1) 将碳纳米管放入质量浓度为20 %的氨氧化钟溶液中，80 °C下微波揽拌反应10 min,过滤，滤渣用蒸馈水冲洗至中性，放入烘箱中100 °C烘干，得到活化后的碳纳米管，备 用； (2) 按质量百分比称取碳化娃、锋、铭、铁、铅、银、=氧化二锭、侣及活化后的碳纳米管， 过200目筛，用机械球磨混料机均匀混合，形成均匀的混合粉末，备用； (3)将得到的混合粉末于压力为14.OMPa、溫度为1200 °C的条件下烧结30min~50min,即得到碳纳米管增强侣基复合材料。 阳〇1引实施例2 碳纳米管增强侣基复合材料，由W下质量百分比的物质组成：粒度10nm~20nm的碳 纳米管10. 〇%，粒度为30ym~50ym的碳化娃5. 4%，粒度为5ym~20ym的锋2. 1 〇/〇,粒度为50ym~100ym的铭2. 2 %，粒度为15ym~60ym的铁4. 5 %，粒度为50 Jim~80Jim的铅1. 5 %，粒度为20nm~50nm的银1. 0 %，粒度为0. 5ym~1.0ym 的S氧化二锭6. 4 %，余量为粒度为20ym~30ym的侣。
[0019] 上述碳纳米管增强侣基复合材料的制备方法，包括W下步骤： (1) 将碳纳米管放入质量浓度为20 %的氨氧化钟溶液中，80 °C下微波揽拌反应40 min,过滤，滤渣用蒸馈水冲洗至中性，