本发明属于润滑耐磨材料技术领域，具体涉及一种almgb14/石墨烯复合粉体材料及其制备方法。
背景技术
三元硼化物almgb14是当前国际上超硬材料领域的研究热点之一，近年来引起国内外学者的普遍关注。与金刚石和立方氮化硼等传统亚稳态超硬材料不同，almgb14超硬材料属于平衡态材料，具有高硬度、低密度、低摩擦系数、高热稳定性和良好的热电性能。美国ames国家实验室首次系统报道了三元硼化物almgb14超硬复合材料的合成及其特性，制备的almgb14晶体结构为二十面体正交结构，维氏硬度达到32-46gpa，这基本上和立方氮化硼的硬度相当。这些优异的性能使得almgb14不但可以应用于耐磨、保护涂层、切削装备制造等传统领域，还可以广泛应用于热电器件、光电探测器、中子掩蔽体、微机械制造及航空航天关键部件等先进科学领域。但是，目前制约almgb14基材料在涂层和复合材料增强相方面应用的一个关键问题是almgb14粉末在制备过程中容易发生氧化，材料纯度低，最终影响复合材料的性能。
石墨烯是最薄的二维碳纳米材料，它具有强度高、导电导热性能好等优异性质，将石墨烯引入到almgb14材料中，充分利用石墨烯优异性能，综合提升复合材料的力学性能，对于发展石墨烯应用技术具有非常重要的意义。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种低成本、可规模化制备的高纯度almgb14/石墨烯复合粉体材料及其制备方法。
本发明的目的是以下述方式实现的：
一种almgb14/石墨烯复合粉体材料，该材料由铝粉、镁粉、硼粉和石墨烯制备而成，铝粉、镁粉、硼粉和石墨烯的质量比为1：（0.95~1.15）：5.61：（0.5~2.5）。
如上述的almgb14/石墨烯复合粉体材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）按质量比称取铝粉、镁粉、硼粉和石墨烯，放入玛瑙罐中进行高能球磨；
（2）将步骤（1）所得混合物装入石墨罐中，再将石墨罐置于烧结炉中，高温烧结，然后自然冷却，即可得到almgb14/石墨烯复合粉体材料。
步骤（1）中高能球磨的转速为1200r/min，球料比10:1，时间2-5h。
步骤（2）中的高温烧结在高纯氮气保护下进行，烧结炉的升温速率为10-20℃/min，烧结温度为1300-1400℃，保温时间为30-60min。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：
（1）本发明所制备的材料纯度较高，将石墨烯引入到almgb14材料中，充分利用石墨烯优异性能，综合提升复合材料的力学性能，对于发展石墨烯应用技术具有非常重要的意义。
（2）本发明制备工艺简单、成本低、可批量生产，almgb14基复合材料不但可以应用于耐磨、保护涂层、切削装备制造等传统领域，还可以广泛应用于热电器件、光电探测器、中子掩蔽体、微机械制造及航空航天关键部件等先进科学领域，有着重要的经济价值。
（3）本发明利用真空反应烧结技术制备了高纯度的almgb14/石墨烯复合粉体材料，所制备粉末可用于复合材料添加剂和高硬度抗磨润滑涂层原料。
附图说明
图1是本发明制备的almgb14/石墨烯复合粉体的xrd谱图。
具体实施方式
一种almgb14/石墨烯复合粉体材料，该材料由铝粉、镁粉、硼粉和石墨烯制备而成，铝粉、镁粉、硼粉和石墨烯的质量比为1：（0.95~1.15）：5.61：（0.5~2.5）。
如上述的almgb14/石墨烯复合粉体材料的制备方法，具体步骤如下：
（1）按质量比称取铝粉、镁粉、硼粉和石墨烯，放入玛瑙罐中进行高能球磨；
（2）将步骤（1）所得混合物装入石墨罐中，再将石墨罐置于烧结炉中，高温烧结，然后自然冷却，即可得到almgb14/石墨烯复合粉体材料。
步骤（1）中高能球磨的转速为1200r/min，球料比10:1，时间2-5h。
步骤（2）中的高温烧结在高纯氮气保护下进行，烧结炉的升温速率为10-20℃/min，烧结温度为1300-1400℃，保温时间为30-60min。
采用x射线衍射方法分析almgb14/石墨烯复合粉体材料中almgb14相的纯度，almgb14相中almgb14的质量分数为96-98%。
实施例1：
按质量比1:0.95:5.61:0.5称取铝粉、镁粉、硼粉和石墨烯，放入玛瑙罐中进行高能球磨，高能球磨转速为1200r/min，球料比10:1，时间2h；经高能球磨后将混合物料装入石墨罐中，然后将石墨罐置于烧结炉中，在高纯氩气保护下，升温速率10℃/min，烧结温度1300℃，保温时间30min，然后自然冷却，得到almgb14/石墨烯复合粉体材料。
实施例2：
按质量比1:1.00:5.61:1.0称取铝粉、镁粉、硼粉和石墨烯，放入玛瑙罐中进行高能球磨，高能球磨转速为1200r/min，球料比10:1，时间3h。经高能球磨后将混合物料装入石墨罐中，然后将石墨罐置于烧结炉中，在高纯氩气保护下，升温速率12℃/min，烧结温度1320℃，保温时间40min，然后自然冷却，得到almgb14/石墨烯复合粉体材料。
实施例3：
按质量比1:1.05:5.61:1.5称取铝粉、镁粉、硼粉和石墨烯，放入玛瑙罐中进行高能球磨，高能球磨转速为1200r/min，球料比10:1，时间5h。经高能球磨后将混合物料装入石墨罐中，然后将石墨罐置于烧结炉中，在高纯氩气保护下，升温速率15℃/min，烧结温度1350℃，保温时间50min，然后自然冷却，得到almgb14/石墨烯复合粉体材料。本实施例制备的almgb14/石墨烯复合粉体材料的xrd谱图如图1所示，almgb14相中almgb14的质量分数为96.8%，mgal2o4的质量分数为3.2%，mgal2o4的生成是因为在球磨过程中有少量氧存在，导致生成尖晶石mgal2o4。
实施例4：
按质量比1:1.10:5.61:2.0称取铝粉、镁粉、硼粉和石墨烯，放入玛瑙罐中进行高能球磨，高能球磨转速为1200r/min，球料比10:1，时间5h。经高能球磨后将混合物料装入石墨罐中，然后将石墨罐置于烧结炉中，在高纯氩气保护下，升温速率18℃/min，烧结温度1380℃，保温时间45min，然后自然冷却，得到almgb14/石墨烯复合粉体材料。
实施例5：
按质量比1:1.15:5.61:2.5称取铝粉、镁粉、硼粉和石墨烯，放入玛瑙罐中进行高能球磨，高能球磨转速为1200r/min，球料比10:1，时间5h。经高能球磨后将混合物料装入石墨罐中，然后将石墨罐置于烧结炉中，在高纯氩气保护下，升温速率20℃/min，烧结温度1400℃，保温时间60min，然后自然冷却，得到almgb14/石墨烯复合粉体材料。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明整体构思前提下，还可以作出若干改变和改进，这些也应该视为本发明的保护范围。