CN104762508A - 一种机械综合性能强的粉煤灰铝基复合材料及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种机械综合性能强的粉煤灰铝基复合材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：石墨烯2-3、硫酸钡4-7、粉煤灰微珠5-25、铝镁合金粉65-85、锂粉4-6、铜粉4-6、聚乙烯醇0.5-1.1、蒸馏水适量；本发明添加的石墨烯保留了本身的强度，并与基体润湿性好，增强了弹性模量和抗拉强度等性能，本发明的方法所制备的粉煤灰铝基复合材料组织均匀、致密，缺陷少，基体与增强相之间结合紧密，具有良好的物理性能和力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及新材料制备技术领域，特别是涉及一种机械综合性能强的粉煤灰铝基复合材料及其制备方法。
背景技术
光纤是一种利用光在玻璃或塑料制成的纤维中的全反射原理而达成的光传导工具，在通信领域具有广泛的应用。在光纤敷设的施工和维护过程中，经常需要对光纤进行熔接、剥纤等操作，需要用到不同种类的设备。这些设备的底座材料通常采用铝合金材料，其强度、硬度、耐磨、耐热及导热等性能与添加的金属材料有关，性价比不高，价格昂贵，不能满足当今人们对光纤设备底座耐潮湿、综合性能强、阻燃、导热、耐热、防火等一系列的要求。粉煤灰是我国当前排量较大的工业废渣之一，随着电力工业的发展，燃煤电厂的粉煤灰排放量逐年增加，大量的粉煤灰不加处理，会产生扬尘，污染大气；排入水系则会造成河流淤塞，其中的有毒化学物质还会对人体和生物造成危害。目前，国内对粉煤灰的综合利用方面研究比较多，但是以粉煤灰作为增强颗粒制备铝基复合材料方面的研究少见报道。
粉煤灰作为铝合金的填充物，降低了复合材料的价格和密度，且增加了耐久性，抗磨损性，强度、刚度、耐热、抗腐蚀等诸多性能。但是粉煤灰在铝基基体中扩散性不好、润湿性差，传统的工艺制备方法易产生气孔、结合面不牢固，影响材料的机械性能、力学强度、耐久性、摩察系数和热膨胀率等性能。为了解决这一难题，寻找更为适合的工艺制备方法无疑是一条行之有效的途径。
发明内容
本发明的目的是提供一种机械综合性能强的粉煤灰铝基复合材料及其制备方法。
为了实现本发明的目的，本发明通过以下方案实施：
一种机械综合性能强的粉煤灰铝基复合材料，由下列重量份的原料制成：石墨烯2-3、硫酸钡4-7、粉煤灰微珠5-25、铝镁合金粉65-85、锂粉4-6、铜粉4-6、聚乙烯醇0.5-1.1、蒸馏水适量；
本发明所述一种机械综合性能强的粉煤灰铝基复合材料，由以下具体步骤制成：
（1）将粉煤灰微珠浸渍在10mol/l的硫酸溶液中2-3小时，再用蒸馏水洗涤表面成中性后烘干，再将铜利用金属喷镀法在喷枪中雾化喷射到烘干的粉煤灰微珠表面，形成一层镀层；
（2）将体积比为1：3-4的石墨烯和无水乙醇混合得到混合液，将硫酸钡加到混合液中，超声分散10-30分钟后烘干备用，再将备用混合物、铝镁合金粉、锂粉和步骤（1）的粉煤灰微珠在混料机中混合2-4小时，然后再加入聚乙烯醇和适量的蒸馏水混合搅拌形成湿态混合料，再继续机械混合2-3小时后加压制成预制件，烘干备用；
（3）将预制件置于管式炉中，通入氮气，将温度升高至300-500°C,保持0.5-1小时，再将温度升高至550-580°C，高温烧结2-3小时，随炉冷却即可。
本发明所述一种机械综合性能强的粉煤灰铝基复合材料，所述的铝镁合金粉中镁的重量百分比为3%-5%。
本发明的优点是：本发明用酸对粉煤灰微珠表面腐蚀处理使比表面积增大，在表面镀铜处理增加了与铝镁合金的相容性及提高复合材料的抗拉强度，并且在铝镁合金中加入的锂粉和铜粉，降低了界面性能，增强了与粉煤灰微珠的润湿性，解决了粉煤灰在铝镁合金中分散性不好、润湿性差的问题，添加的石墨烯保留了本身的强度，并与基体润湿性好，增强了弹性模量和抗拉强度等性能，本发明的方法所制备的粉煤灰铝基复合材料组织均匀、致密，缺陷少，基体与增强相之间结合紧密，具有良好的物理性能和力学性能。
具体实施方案
下面通过具体实例对本发明进行详细说明。
一种机械综合性能强的粉煤灰铝基复合材料，由下列重量份（公斤）的原料制成：石墨烯3、硫酸钡4、粉煤灰微珠18、铝镁合金粉68、锂粉4、铜粉3、聚乙烯醇0.5、蒸馏水适量；
本发明所述一种机械综合性能强的粉煤灰铝基复合材料，由以下具体步骤制成：
（1）将粉煤灰微珠浸渍在10mol/l的硫酸溶液中2小时，再用蒸馏水洗涤表面成中性后烘干，再将铜利用金属喷镀法在喷枪中雾化喷射到烘干的粉煤灰微珠表面，形成一层镀层；
（2）将体积比为1：3的石墨烯和无水乙醇混合得到混合液，将硫酸钡加到混合液中，超声分散15分钟后烘干备用，再将备用混合物、铝镁合金粉、锂粉和步骤（1）的粉煤灰微珠在混料机中混合2小时，然后再加入聚乙烯醇和适量的蒸馏水混合搅拌形成湿态混合料，再继续机械混合2小时后加压制成预制件，烘干备用；
（3）将预制件置于管式炉中，通入氮气，将温度升高至500°C,保持1小时，再将温度升高至570°C，高温烧结2小时，随炉冷却即可。
本发明所述一种机械综合性能强的粉煤灰铝基复合材料，所述的铝镁合金粉中镁的重量百分比为4%。
本实施例中的粉煤灰铝基复合材料耐磨性平均比基体铝镁合金高47.3%，拉伸强度平均高10.7%，延伸率平均高14.6%。
Claims (3)
1.一种机械综合性能强的粉煤灰铝基复合材料，其特征在于，由下列重量份的原料制成：石墨烯2-3、硫酸钡4-7、粉煤灰微珠5-25、铝镁合金粉65-85、锂粉4-6、铜粉4-6、聚乙烯醇0.5-1.1、蒸馏水适量。
2.根据权利要求1所述一种机械综合性能强的粉煤灰铝基复合材料，其特征在于，由以下具体步骤制成：
（1）将粉煤灰微珠浸渍在10mol/l的硫酸溶液中2-3小时，再用蒸馏水洗涤表面成中性后烘干，再将铜利用金属喷镀法在喷枪中雾化喷射到烘干的粉煤灰微珠表面，形成一层镀层；
（2）将体积比为1：3-4的石墨烯和无水乙醇混合得到混合液，将硫酸钡加到混合液中，超声分散10-30分钟后烘干备用，再将备用混合物、铝镁合金粉、锂粉和步骤（1）的粉煤灰微珠在混料机中混合2-4小时，然后再加入聚乙烯醇和适量的蒸馏水混合搅拌形成湿态混合料，再继续机械混合2-3小时后加压制成预制件，烘干备用；
（3）将预制件置于管式炉中，通入氮气，将温度升高至300-500°C,保持0.5-1小时，再将温度升高至550-580°C，高温烧结2-3小时，随炉冷却即可。
3.根据权利要求1-2所述一种机械综合性能强的粉煤灰铝基复合材料，其特征在于，所述的铝镁合金粉中镁的重量百分比为3%-5%。
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