申请/专利权人：福州大学;福建祥鑫轻合金制造有限公司

申请日：2022-11-28

公开（公告）日：2024-03-01

公开（公告）号：CN115717204B

主分类号：C22C1/05

分类号：C22C1/05;C22C21/08;C22C32/00;B22F3/105

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.03.01#授权;2023.03.17#实质审查的生效;2023.02.28#公开

摘要：本发明公开了一种高耐磨自润滑GNPsAlSi10Mg复合材料的制备方法。采用乙基纤维素（EC）对石墨烯（GNPs）进行表面改性，在石墨烯表面附着一层乙基纤维素薄膜，乙基纤维素非极性头附着于石墨烯表面时形成空间位阻，溶剂中的极性尾抑制了石墨烯的聚集现象，后续采用超声分散处理与湿法球磨工艺相结合的方式，对石墨烯损伤程度小且实现了石墨烯在AlSi10Mg粉表面均匀分散，然后采用放电等离子体烧结制得高耐磨自润滑GNPsAlSi10Mg复合材料，较基体硬度高、磨损率低，具有更长的使用寿命，耐磨损性能得到明显提升，避免了传统方法带来的石墨烯易团聚、分散不均匀的问题，充分发挥石墨烯的自润滑作用。

主权项：1.一种高耐磨自润滑GNPsAlSi10Mg复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：（1）石墨烯的表面改性处理：将石墨烯、非离子表面活性剂乙基纤维素加入到乙醇溶剂中，超声辅助处理1~2h后，抽滤、洗涤、真空干燥；（2）改性石墨烯、AlSi10Mg粉的超声预分散：将步骤（1）表面改性处理后的石墨烯和AlSi10Mg粉分别加入到乙醇溶剂中，超声辅助处理1~2h，再将两者混合后超声辅助处理1~2h得到悬浮溶液；（3）湿法球磨混合：将步骤（2）得到的悬浮溶液加入至球磨罐中，此过程在手套箱Ar气保护气氛中完成，为了避免球磨过程中罐内温度过高，采用间歇式球磨法，正反转交替运行，每运行15-20min暂停15min；（4）表面活性剂的去除：将步骤（3）球磨结束后的悬浮溶液在手套箱中取出，抽滤、洗涤、真空干燥后置于管式炉中，在300℃~400℃下煅烧2~3h，去除复合粉末中的表面活性剂乙基纤维素，得到GNPsAlSi10Mg复合粉末；（5）高耐磨自润滑GNPsAlSi10Mg复合材料制备：将步骤（4）中制备的GNPsAlSi10Mg复合粉末放入到石墨模具中，在10~20MPa压力下先预压5~10min，随后在放电等离子体烧结系统中进行烧结固化，随炉冷却，制得高耐磨自润滑GNPsAlSi10Mg复合材料；步骤（1）中表面活性剂与石墨烯的质量比为1:1~2:1；步骤（1）和步骤（2）中的超声分散功率为300~400W，温度25~35℃；步骤（3）中球磨所用钢球直径有两个尺寸，大小钢球的直径分别为5mm和3mm，球料质量比为10:1~20:1，球磨转速为300~400rpm，球磨总时间为6~8h；步骤（5）中放电等离子烧结温度为500~550℃，升温速率80~100℃min，烧结压力30~50MPa，烧结保温时间5~10min。

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