一种镍铝合金材料及其制备方法
【技术领域】
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[0001]本发明属于合金材料领域，具体涉及一种掺杂石墨烯的镍铝合金材料，还涉及到该镍铝合金材料的制备方法。
技术背景:
[0002]目前常用的真空熔炼、定向凝固法制备的NiAl合金，工艺过程复杂，对设备要求较高，同时，也无法在达到很高的致密度要求下，获得晶粒细化的NiAl合金。这样，就使得NiAl合金的力学性能不理想；Ni和Al熔融后二者间的相容性较差，冷却固化后的结构不均匀，相互之间的伸展性也不理想，导致镍铝合金的整体性能下降，应用领域受限。
[0003]石墨烯是一种新型碳材料，它具有由单层碳原子紧密堆积而成的二维蜂窝状晶体结构。石墨烯世上最薄也是最坚硬的纳米材料，它几乎是完全透明的，只吸收2.3%的光；导热系数高达5300W/(m.K)，高于碳纳米管和金刚石，常温下其电子迀移率超过15000cm2/(V.s)，又比纳米碳管或硅晶体高，而电阻率只约10-6 Ω.cm,比铜或银更低，为世上电阻率最小的材料；此外石墨烯的结构非常稳定，石墨烯内部的碳原子之间的连接很柔韧，当施加外力于石墨烯时，碳原子面会弯曲变形，使得碳原子不必重新排列来适应外力，从而保持结构稳定，使其具有很好的柔韧性和伸展率。
[0004]鉴于石墨烯具有上述优异的特性，本发明利用石墨烯的网状结构和良好的柔韧性，将石墨烯掺杂到熔融后的镍铝合金材料中，对镍铝合金材料进行改性，得到性能更好的镲销合金材料。
【发明内容】
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[0005]基于现有技术中的不足，本发明要解决的技术问题在于镍铝合金材料的力学性能不理想，Ni和Al熔融后二者间的相容性较差，冷却固化后的结构不均匀，相互之间的伸展性也不理想，导致镍铝合金的整体性能下降，应用领域受限的缺点。
[0006]为此本发明提供一种掺杂石墨烯的镍铝合金材料，其特征在于该镍铝合金材料包括以下质量百分比为 6% -10%的 Si,l% -3.5%的 Mg、0.15% -0.85%的 Fe、0.5% -1.5%的 CrU.2% -2.6%的 Zn,0.01% -0.08% B,3% -8%的氧化石墨烯、6% -20%的 Ni，其余为Al。
[0007]对本发明的进行改进，镍铝合金材料包括以下质量百分比为7% -8%的S1、2%-3% 的 Mg、0.35%-0.65% 的 Fe、0.8%~1.2% 的 Cr、l.6%-2.3% 的 Ζη、0.02%-0.06%B,5% -7%的氧化石墨烯、10% -16%%的Ni，其余为Al。
[0008]对本发明的进一步改进，镍铝合金材料包括以下质量百分比为7%的S1、2.5%的Mg,0.45% 的 Fe、I % 的 Cr、1.8% 的 Zn,0.05% B,5.5% 的氧化石墨烯、13% 的 Ni，其余为AL.
[0009]对本发明的进一步改进，镍铝合金材料还包括质量百分比为1% -3.8% Zr。
[0010]对本发明的进一步改进，镍铝合金材料的质量百分比为1.8% -3.2% Zr。
[0011]对本发明的进一步改进，镍铝合金材料制备的原材料S1、Mg、Fe、Cr、Zn、B、Ni和Al的原料分别以氧化物或单质或盐的形式加入。
[0012]本发明还提供一种制备掺杂石墨烯的镍铝合金材料，包括以下步骤:
[0013](I)称取上述质量分数的石墨烯粉末，备用；
[0014](2)称取上述质量分数的S1、Mg、Fe、Cr、Zn、B、Ni和Al混合，将混合物置入粉磨机中进行粉末，直到粒径小于0.01微米；
[0015](3)将S1、Mg、Fe、Cr、Zn、B、Ni和Al混合物粉末放置石墨化炉内搅拌物料，先用50?80 °C预热，预热之后温度升至150?300 °C，通入惰性气体保护石墨化炉内气氛；之后以10°C /min?25°C /min升温直混合物完全融化；向恪融液中加入石墨稀并搅拌，最后急冷成型，得到掺杂石墨烯的镍铝合金材料。
[0016]对本发明的进一步改进，上述制备方法惰性气体为氮气、氩气、氖气中的任意一种。
[0017]对本发明的进一步改进，上述的石墨烯替换为石墨烯纤维、碳纳米管、石墨烯复合材料、氧化石墨烯中的任意一种。
[0018]对本发明的进一步改进，所述的石墨烯通过石墨化炉外的气体输送至镍铝合金材料的熔融液中。
[0019]本发明的掺杂石墨烯的镍铝合金材料及其制备方法与现有技术的镍铝合金材料相比，具有以下有益效果:由于三维石墨烯的网状结构和良好的伸展性，掺杂在镍、铝合金中，起到很好的链接作用，Ni和Al熔融后二者间的相容性提高，镍铝合金间的作用力更加稳固，更好的延展性，镍铝合金的整体性能得到改善。
[0020]具体实施举例:
[0021]实施例1:
[0022](I)称取7gde Si粉末，2.5g的Mg粉末，0.45g的Fe粉末，Ig的Cr粉末，1.8g的Zn，0.05g的B粉末，5.5g的石墨烯，13g的Ni粉末，68.7g的Al粉末备用。
[0023](2)将 7gde Si 粉末，2.5g 的 Mg 粉末，0.45g 的 Fe 粉末，Ig 的 Cr 粉末，1.8g 的 Zn，0.05g的B粉末，13g的Ni粉末，68.7g的Al粉末进行混合，将混合物置入球磨机中，先快速粉磨5分钟，之后慢速粉末30分钟，将粉末后的混合物进行过筛，使筛下物料的粒径小于0.005微米；
[0024](3)将上述步骤中筛下小于0.005微米的混合物料放置石墨化炉，石墨化炉内设置搅拌装置，混合物料在65°C条件下进行预热，预热之后将温度升至240°C，向石墨化炉中通入纯氮气保护炉内气氛，之后将以20°C /min的速率将温度升至所有混合物完全融化为止，此时向熔融液中通入石墨烯粉末，进行搅拌30min，使其混合均匀，最后降温急速冷却石墨化炉内熔融液成型，即可得到掺杂石墨烯的镍铝合金材料。
[0025]实施例2:
[0026]称取6gde Si粉末，2g的Mg粉末，0.35g的Fe粉末，0.8g的Cr粉末，1.6g的Zn，0.02g的B粉末，5g的石墨烯纤维，1g的Ni粉末，1.8gZr，72.43g的Al粉末备用。
[0027]将6gde Si 粉末，2g 的 Mg 粉末，0.35g 的 Fe 粉末，0.8g 的 Cr 粉末，1.6g 的 Zn，0.02g的B粉末，1g的Ni粉末，1.8gZr，72.43g的Al粉末进行混合，将混合物置入振动磨中，先快速粉磨5分钟，之后慢速粉末40分钟，将粉末后的混合物进行过筛，使筛下物料的粒径小于0.007微米；
[0028]将上述步骤中筛下小于0.007微米的混合物料放置石墨化炉，石墨化炉内设置搅拌装置，混合物料在55°C条件下进行预热，预热之后将温度升至200°C，向石墨化炉中通入纯氮气保护炉内氩气，之后将以10°C /min的速率将温度升至所有混合物完全融化为止，此时向熔融液中通入石墨烯纤维粉末，进行搅拌20min，使其混合均匀，最后降温急速冷却石墨化炉内熔融液成型，即可得到掺杂石墨烯纤维的镍铝合金材料。
[0029]实施例3:
[0030]称取8gde Si粉末，3g的Mg粉末，0.65g的Fe粉末，1.2g的Cr粉末，2.3g的Zn，0.06g的B粉末，7g的碳纳米管，16g的Ni粉末，3.2gZr，58.59g的Al粉末备用。
[0031]将取8gde Si粉末，3g的Mg粉末，0.65g的Fe粉末，1.2g的Cr粉末，2.3g的Zn，0.06g的B粉末，16g的Ni粉末，3.2gZr，58.59g的Al粉末进行混合，将混合物置入振动磨中，先快速粉磨6分钟，之后慢速粉末25分钟，将粉末后的混合物进行过筛，使筛下物料的粒径小于0.009微米；
[0032]将上述步骤中筛下小于0.009微米的混合物料放置石墨化炉，石墨化炉内设置搅拌装置，混合物料在70°C条件下进行预热，预热之后将温度升至280°C，向石墨化炉中通入纯氮气保护炉内氩气，之后将以15°C /min的速率将温度升至所有