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CN112030044B - 一种碳纳米管增强铝基复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种碳纳米管增强铝基复合材料及其制备方法 Download PDF

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CN112030044B CN202010850184.6A CN202010850184A CN112030044B CN 112030044 B CN112030044 B CN 112030044B CN 202010850184 A CN202010850184 A CN 202010850184A CN 112030044 B CN112030044 B CN 112030044B
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Abstract

本发明属于碳纳米管增强铝基复合材料制备领域，公开了一种碳纳米管增强铝基复合材料及其制备方法，按重量百分比计，该复合材料的原料包括碳纳米管和基体材料；该方法包括以下步骤：分别对基体材料和不锈钢板进行预处理；将预处理后的不锈钢板的光洁面对折并压制成不锈钢封套；将碳纳米管置于预处理后的基体材料上，将基体材料对折，使基体材料包裹住碳纳米管，然后，将基体材料四周封口并放入不锈钢封套中；对不锈钢封套进行轧制，每轧制一道次后沿所述不锈钢封套的长度方向进行对折，再轧制下一道次，直到设定道次。本发明可在室温下制备出不同含量强化相的CNTs/Al复合材料，制备的CNTs/Al复合材料强化相分布均匀，强化效果显著，没有第二相生成。

Description

一种碳纳米管增强铝基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于碳纳米管增强铝基复合材料制备领域，更具体地，涉及一种碳纳米管增强铝基复合材料及其制备方法。
背景技术
碳纳米管(Carbon Nanotubes，CNTs)作为一种一维纳米管状材料，具有密度低、力学性能好、导热与导电性能优异等特点，是各类复合材料的理想增强体。碳纳米管增强铝基(CNTs/Al)复合材料以其高比强度、高比刚度、低膨胀系数、高热导率等特点而在航空航天、汽车制造、电子仪器和军事等领域具有广阔的应用前景。
对于碳纳米管增强铝基(CNTs/Al)复合材料常见的制备工艺有：粉末冶金法，搅拌铸造法，粉末冶金与热轧或热挤压相结合法；粉末冶金法是采用接近铝熔点温度烧结；搅拌铸造法是在铝液中加入纳米碳管；粉末冶金与热轧或热挤压相结合法，是先在接近铝熔点烧结，然后进行高温热轧或热挤压。这些制备工艺均存在制备时间长、温度高等缺点，这样容易导致纳米碳管与铝基体之间产生第二相，破环纳米碳管的结构，从而弱化纳米碳管的强化效果。
201711198190.2公开了一种原位合成碳纳米管增强铝基复合材料，采用纯度≥99.0％，200目的铝粉和纯度≥98.0％的CO(NO3)2·6H2O为原料，按实验设计方案称重、配料，配好后倒入硬质合金球磨罐中进行湿磨，将制得的粒料进行真空干燥，随后加入成形剂进行制粒。将制好的粉末加至万能试验机中进行压制成形，压制压力为130MPa。将制好的压坯放入脱蜡-低压烧结一体炉中进行烧结，烧结温度为1200℃。201610115738.1公开了一种碳纳米管增强铝基多层复合材料的制备方法。采用高能球磨将碳纳米管均匀分散到纯铝粉体中，获得CNTs/Al前驱复合粉体；将复合粉体灌入多层纯铝套管，并捣紧、抽真空和封口；然后，对包套复合粉体进行多道次的同步、异步热轧和一道次冷轧；对CNTs/Al多层复合板进行切头尾和切边，退火后得到碳纳米管增强铝基多层复合材料。201811230060.7公开了一种碳纳米管复合材料的制备方法。将碳纳米管粉末与铝粉混合后进行球磨，球磨时间为10h～30h，得到含有A14C3的复合粉体；将碳纳米管与复合粉体混合后进行球磨，球磨2h～10h后使其在基体中分散均匀得到CNTs-A14C3/Al的复合粉体；将CNTs-A14C3/Al复合粉体在室温下冷压成型，在氩气环境中烧结得到CNTs-A14C3/Al复合材料烧结坯，将烧结坯进行热挤压后得到CNTs-A14C3/Al复合材料。201610115737.7公开了一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法。采用高能球磨法将碳纳米管和纯铝粉混合均匀得到CNTs/Al的前驱复合粉体，前驱复合粉体中碳纳米管的质量百分比为0.5-5％，纯铝粉的质量百分比为95-99.5％；将CNTs/Al前驱复合粉体压制成圆柱坯料；然后，将圆柱坯料在真空或惰性气体(为氮气、氩气等常用保护气体)保护气氛下进行烧结，烧结温度为500-620℃，烧结2-8h得到CNTs/Al复合材料烧结坯；制备和CNTs/Al复合材料烧结坯直径相同的纯铝圆柱坯；采用复合热挤压工艺两种锭坯一起挤压成复合棒材，然后采用拉拔、轧制工艺对其进行后续变形加工，退火处理后得到高强高导的纯铝包覆碳纳米管增强铝基复合材料。201610115738.1、201811230060.7和201610115737.7均采用球磨法得到前驱复合粉体，然后与铝管进行复合，实际上得到的是CNTs/Al+铝的复合材料，有一部分铝基体中没有碳纳米管。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种碳纳米管增强铝基复合材料及其制备方法，这种碳纳米管增强铝基(CNTs/Al)复合材料中碳纳米管能均匀弥散地分布在基体材料中，有效地强化了基体材料。
为了实现上述目的，本发明的一方面提供了一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，按重量百分比计，该复合材料的原料包括0.1-5％的碳纳米管和95-99.9％的基体材料；
该方法包括以下步骤：
S1：分别对所述基体材料和不锈钢板进行预处理；
S2：将预处理后的不锈钢板的光洁面对折并压制成不锈钢封套；
S3：将所述碳纳米管置于所述预处理后的基体材料上，将放置有所述碳纳米管的基体材料对折，使基体材料包裹住碳纳米管，然后，将基体材料四周封口并放入所述不锈钢封套中；
S4：对上述步骤S3的装有四周封口的基体材料的不锈钢封套进行轧制，每轧制一道次后沿所述不锈钢封套的长度方向进行对折，再轧制下一道次，直到设定道次。
本发明的另一方面提供了由所述方法制得的碳纳米管增强铝基复合材料。
本发明具有如下有益效果：
本发明可在室温下制备出不同含量强化相的CNTs/Al复合材料，制备的CNTs/Al复合材料强化相分布均匀，强化效果显著。采用的设备为普通的双辊冷轧机，制备工艺流程简单，不需要高温，不会破坏纳米碳管的结构，基体材料和纳米碳管之间没有第二相生成。
本发明的其它特征和优点将在随后具体实施方式部分予以详细说明。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施方式进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1示出了本发明提供的一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法的工艺简图。
图2示出了根据本发明实施例3提供的一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法制备的多壁碳纳米管为3％的CNTs/Al复合材料金相显微图像。
具体实施方式
下面将更详细地描述本发明的优选实施方式。虽然以下描述了本发明的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本发明更加透彻和完整，并且能够将本发明的范围完整地传达给本领域的技术人员。
本发明的一方面提供了一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，按重量百分比计，该复合材料的原料包括0.1-5％的碳纳米管和95-99.9％的基体材料；优选为1.5-4.5％的所述碳纳米管和95.5-98.5％的基体材料，进一步优选为2.5-3.5％的所述碳纳米管和96.5-97.5％的基体材料；
该方法包括以下步骤：
S1：分别对所述基体材料和不锈钢板进行预处理；
S2：将预处理后的不锈钢板的光洁面对折并压制成不锈钢封套；
S3：将所述碳纳米管置于所述预处理后的基体材料上，将放置有所述碳纳米管的基体材料对折，使基体材料包裹住碳纳米管，然后，将基体材料四周封口并放入所述不锈钢封套中；
S4：对上述步骤S3的装有四周封口的基体材料的不锈钢封套进行轧制，每轧制一道次后沿所述不锈钢封套的长度方向进行对折，再轧制下一道次，直到设定道次。
本发明的方法既适用于多壁碳纳米管，也适用于单壁碳纳米管。从成本和可得性角度，作为优选方案，所述碳纳米管选用多壁碳纳米管。
根据本发明，优选地，所述多壁碳纳米管的纯度为99％-99.99％，直径为10-40nm，长径比为1-100：1-1000，拉伸强度为100-150GPa。
根据本发明，优选地，所述基体材料采用工业纯铝板。
根据本发明，优选地，所述工业纯铝板的纯度为99％-99.99％，厚度为0.2-0.5mm。
根据本发明，优选地，步骤S1中，所述预处理的步骤为：利用砂纸、无水乙醇和丙酮对所述基体材料进行处理；利用无水乙醇和丙酮对所述不锈钢板进行处理。
本发明中，利用砂纸对工业纯铝板表面进行打磨，打磨的目的是去除工业纯铝板在空气中容易形成的致密氧化薄膜，打磨完毕，再用无水乙醇擦拭表面干净，再用丙酮擦拭去除表面油脂。对于不锈钢板，同样无水乙醇擦拭表面干净，再用丙酮擦拭去除表面油脂。
根据本发明，优选地，所述不锈钢板的厚度为0.4-0.6mm。
根据本发明，优选地，步骤S4中，所述设定道次为10-20次。
根据本发明，优选地，步骤S2中和步骤S4中，所述压制和轧制采用的设备均为双辊冷轧机，所述双辊冷轧机的电机转速为1400-1500r/min，所述双辊冷轧机的两辊轧制速度为10-20m/min，每道次轧制样品厚度的压下量为35-40％。
本发明的另一方面提供了由所述方法制得的碳纳米管增强铝基复合材料。
下面结合图1，对本发明的一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法作以详细说明。
以下各个实施例中，所述多壁碳纳米管购自北京中金研新材料科技有限公司，所述多壁碳纳米管纯度为99％-99.99％，直径为10-40nm，长径比为1-100：1-1000，拉伸强度为100-150GPa。所述工业纯铝板的纯度为99％-99.99％，尺寸为50mm×200mm×0.5mm。
实施例1
按重量百分比计，该复合材料的原料包括1％的多壁碳纳米管和99％的工业纯铝板；具体为，称量0.136克的多壁碳纳米管。
该方法包括以下步骤：
S1：分别对所述工业纯铝板和0.5mm的不锈钢板进行预处理；所述预处理的步骤为：利用砂纸对工业纯铝板表面进行打磨，打磨的目的是去除工业纯铝板在空气中容易形成的致密氧化薄膜，打磨完毕，再用无水乙醇擦拭表面干净，再用丙酮擦拭去除表面油脂。对于不锈钢板，同样无水乙醇擦拭表面干净，再用丙酮擦拭去除表面油脂。
S2：将预处理后的0.5mm的不锈钢板的光洁面对折并采用双辊冷轧机将其压制成不锈钢封套；所述双辊冷轧机的电机转速为1480r/min，所述双辊冷轧机的两辊轧制速度为15m/min，每道次轧制样品厚度的压下量为36％。
S3：将多壁碳纳米管置于所述预处理后的工业纯铝板上，将放置有所述多壁碳纳米管的工业纯铝板对折，使工业纯铝板包裹住多壁碳纳米管，然后，将工业纯铝板四周封口并放入所述不锈钢封套中。
S4：对上述步骤S3的装有四周封口的工业纯铝板的不锈钢封套进行轧制，每轧制一道次后沿所述不锈钢封套的长度方向进行对折，再轧制下一道次，直到设定道次。所述设定道次为20次，所述轧制采用的设备为双辊冷轧机，所述双辊冷轧机的电机转速为1480r/min，所述双辊冷轧机的两辊轧制速度为15m/min，每道次轧制样品厚度的压下量为36％。
实施例2
按重量百分比计，该复合材料的原料包括2％的多壁碳纳米管和98％的工业纯铝板；具体为，称量0.272克的多壁碳纳米管。
该方法包括以下步骤：
S1：分别对所述工业纯铝板和0.5mm的不锈钢板进行预处理；所述预处理的步骤为：利用砂纸对工业纯铝板表面进行打磨，打磨的目的是去除工业纯铝板在空气中容易形成的致密氧化薄膜，打磨完毕，再用无水乙醇擦拭表面干净，再用丙酮擦拭去除表面油脂。对于不锈钢板，同样无水乙醇擦拭表面干净，再用丙酮擦拭去除表面油脂。
S2：将预处理后的0.5mm的不锈钢板的光洁面对折并采用双辊冷轧机将其压制成不锈钢封套；所述双辊冷轧机的电机转速为1480r/min，所述双辊冷轧机的两辊轧制速度为15m/min，每道次轧制样品厚度的压下量为38％。
S3：将多壁碳纳米管置于所述预处理后的工业纯铝板上，将放置有所述多壁碳纳米管的工业纯铝板对折，使工业纯铝板包裹住多壁碳纳米管，然后，将工业纯铝板四周封口并放入所述不锈钢封套中。
S4：对上述步骤S3的装有四周封口的工业纯铝板的不锈钢封套进行轧制，每轧制一道次后沿所述不锈钢封套的长度方向进行对折，再轧制下一道次，直到设定道次。所述设定道次为20次，所述轧制采用的设备为双辊冷轧机，所述双辊冷轧机的电机转速为1480r/min，所述双辊冷轧机的两辊轧制速度为15m/min，每道次轧制样品厚度的压下量为38％。
实施例3
按重量百分比计，该复合材料的原料包括3％的多壁碳纳米管和97％的工业纯铝板；具体为，称量0.408克的多壁碳纳米管。
该方法包括以下步骤：
S1：分别对所述工业纯铝板和0.5mm的不锈钢板进行预处理；所述预处理的步骤为：利用砂纸对工业纯铝板表面进行打磨，打磨的目的是去除工业纯铝板在空气中容易形成的致密氧化薄膜，打磨完毕，再用无水乙醇擦拭表面干净，再用丙酮擦拭去除表面油脂。对于不锈钢板，同样无水乙醇擦拭表面干净，再用丙酮擦拭去除表面油脂。
S2：将预处理后的0.5mm的不锈钢板的光洁面对折并采用双辊冷轧机将其压制成不锈钢封套；所述双辊冷轧机的电机转速为1480r/min，所述双辊冷轧机的两辊轧制速度为15m/min，每道次轧制样品厚度的压下量为38％。
S3：将多壁碳纳米管置于所述预处理后的工业纯铝板上，将放置有所述多壁碳纳米管的工业纯铝板对折，使工业纯铝板包裹住多壁碳纳米管，然后，将工业纯铝板四周封口并放入所述不锈钢封套中。
S4：对上述步骤S3的装有四周封口的工业纯铝板的不锈钢封套进行轧制，每轧制一道次后沿所述不锈钢封套的长度方向进行对折，再轧制下一道次，直到设定道次。所述设定道次为20次，所述轧制采用的设备为双辊冷轧机，所述双辊冷轧机的电机转速为1480r/min，所述双辊冷轧机的两辊轧制速度为15m/min，每道次轧制样品厚度的压下量为38％。
实施例4
按重量百分比计，该复合材料的原料包括4％的多壁碳纳米管和96％的工业纯铝板；具体为，称量0.544克的多壁碳纳米管。
该方法包括以下步骤：
S1：分别对所述工业纯铝板和0.5mm的不锈钢板进行预处理；所述预处理的步骤为：利用砂纸对工业纯铝板表面进行打磨，打磨的目的是去除工业纯铝板在空气中容易形成的致密氧化薄膜，打磨完毕，再用无水乙醇擦拭表面干净，再用丙酮擦拭去除表面油脂。对于不锈钢板，同样无水乙醇擦拭表面干净，再用丙酮擦拭去除表面油脂。
S2：将预处理后的0.5mm的不锈钢板的光洁面对折并采用双辊冷轧机将其压制成不锈钢封套；所述双辊冷轧机的电机转速为1480r/min，所述双辊冷轧机的两辊轧制速度为15m/min，每道次轧制样品厚度的压下量为38％。
S3：将多壁碳纳米管置于所述预处理后的工业纯铝板上，将放置有所述多壁碳纳米管的工业纯铝板对折，使工业纯铝板包裹住多壁碳纳米管，然后，将工业纯铝板四周封口并放入所述不锈钢封套中。
S4：对上述步骤S3的装有四周封口的工业纯铝板的不锈钢封套进行轧制，每轧制一道次后沿所述不锈钢封套的长度方向进行对折，再轧制下一道次，直到设定道次。所述设定道次为20次，所述轧制采用的设备为双辊冷轧机，所述双辊冷轧机的电机转速为1480r/min，所述双辊冷轧机的两辊轧制速度为15m/min，每道次轧制样品厚度的压下量为38％。
实施例5
按重量百分比计，该复合材料的原料包括2％的多壁碳纳米管和98％的工业纯铝板；具体为，称量0.272克的多壁碳纳米管。
该方法包括以下步骤：
S1：分别对所述工业纯铝板和0.5mm的不锈钢板进行预处理；所述预处理的步骤为：利用砂纸对工业纯铝板表面进行打磨，打磨的目的是去除工业纯铝板在空气中容易形成的致密氧化薄膜，打磨完毕，再用无水乙醇擦拭表面干净，再用丙酮擦拭去除表面油脂。对于不锈钢板，同样无水乙醇擦拭表面干净，再用丙酮擦拭去除表面油脂。
S2：将预处理后的0.5mm的不锈钢板的光洁面对折并采用双辊冷轧机将其压制成不锈钢封套；所述双辊冷轧机的电机转速为1480r/min，所述双辊冷轧机的两辊轧制速度为15m/min，每道次轧制样品厚度的压下量为39％。
S3：将多壁碳纳米管置于所述预处理后的工业纯铝板上，将放置有所述多壁碳纳米管的工业纯铝板对折，使工业纯铝板包裹住多壁碳纳米管，然后，将工业纯铝板四周封口并放入所述不锈钢封套中。
S4：对上述步骤S3的装有四周封口的工业纯铝板的不锈钢封套进行轧制，每轧制一道次后沿所述不锈钢封套的长度方向进行对折，再轧制下一道次，直到设定道次。所述设定道次为10次，所述轧制采用的设备为双辊冷轧机，所述双辊冷轧机的电机转速为1480r/min，所述双辊冷轧机的两辊轧制速度为15m/min，每道次轧制样品厚度的压下量为39％。
对比例1
按重量百分比计，该复合材料的原料包括：该复合材料的原料包括15％的多壁碳纳米管和85％的工业纯铝板；具体为，称量2.04克的多壁碳纳米管。
该方法包括以下步骤：
S1：分别对所述工业纯铝板和0.5mm的不锈钢板进行预处理；所述预处理的步骤为：利用砂纸对工业纯铝板表面进行打磨，打磨的目的是去除工业纯铝板在空气中容易形成的致密氧化薄膜，打磨完毕，再用无水乙醇擦拭表面干净，再用丙酮擦拭去除表面油脂。对于不锈钢板，同样无水乙醇擦拭表面干净，再用丙酮擦拭去除表面油脂。
S2：将预处理后的0.5mm的不锈钢板的光洁面对折并采用双辊冷轧机将其压制成不锈钢封套；所述双辊冷轧机的电机转速为1480r/min，所述双辊冷轧机的两辊轧制速度为15m/min，每道次轧制样品厚度的压下量为38％。
S3：将多壁碳纳米管置于所述预处理后的工业纯铝板上，将放置有所述多壁碳纳米管的工业纯铝板对折，使工业纯铝板包裹住多壁碳纳米管，然后，将工业纯铝板四周封口并放入所述不锈钢封套中。
S4：对上述步骤S3的装有四周封口的工业纯铝板的不锈钢封套进行轧制，每轧制一道次后沿所述不锈钢封套的长度方向进行对折，再轧制下一道次，直到设定道次。所述轧制采用的设备为双辊冷轧机，所述双辊冷轧机的电机转速为1480r/min，所述双辊冷轧机的两辊轧制速度为15m/min，每道次轧制样品厚度的压下量为38％。当轧制道次达到10次时，复合材料碎化成粉状而不成块状，这是由于碳纳米管粉末较多，复合材料无法粘合，加之碳纳米管颗粒和纯铝的润湿性较差，导致复合材料极容易碎化。随着轧制道次进一步增加，复合材料依旧无法粘合成块，且复合材料整体呈暗灰黑色，无金属光泽。因此，按重量百分比计，当多壁碳纳米管为15％时，不能得到CNTs/Al复合材料，也无法测得维氏硬度。
测试例
对实施例3制备的CNTs/Al复合材料，取垂直轧制方向进行镶样，采用金相显微镜分析实施例3制备的CNTs/Al复合材料的微观组织，如图2所示。
对实施例1、2、3、4、5以及对比例1制备的CNTs/Al复合材料，分别取平行轧制方向和垂直轧制方向进行镶样，以进行维氏纤维硬度测量，采用100克载荷，保压10秒，测得平行轧制方向和垂直轧制方向的实施例1、2、3、4、5以及对比例1制备的CNTs/Al复合材料的维氏硬度如表1所示。
表1
Figure BDA0002644462360000111
Figure BDA0002644462360000121
从表1和图2可知，根据本发明方法制备所得的碳纳米管增强铝基(CNTs/Al)复合材料具有明显更高的硬度，并且强化相分布均匀，基体材料和纳米碳管之间没有第二相生成。此外，在优选条件下制得的复合材料具有更好的强化效果。
以上已经描述了本发明的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的，并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。

Claims (12)

1.一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，
按重量百分比计，该复合材料的原料包括0.1-5％的碳纳米管和95-99.9％的基体材料；
该方法包括以下步骤：
S1：分别对所述基体材料和不锈钢板进行预处理；
S2：将预处理后的不锈钢板的光洁面对折并压制成不锈钢封套；
S3：将所述碳纳米管置于所述预处理后的基体材料上，将放置有所述碳纳米管的基体材料对折，使基体材料包裹住碳纳米管，然后，将基体材料四周封口并放入所述不锈钢封套中；
S4：对上述步骤S3的装有四周封口的基体材料的不锈钢封套进行轧制，每轧制一道次后沿所述不锈钢封套的长度方向进行对折，再轧制下一道次，直到设定道次。
2.根据权利要求1所述的碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，其中，按重量百分比计，该复合材料的原料包括1.5-4.5％的所述碳纳米管和95.5-98.5％的基体材料。
3.根据权利要求1所述的碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，其中，按重量百分比计，该复合材料的原料包括2.5-3.5％的所述碳纳米管和96.5-97.5％的基体材料。
4.根据权利要求1所述的碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，其中，所述碳纳米管为多壁碳纳米管或单壁碳纳米管。
5.根据权利要求4所述的碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，其中，所述多壁碳纳米管的纯度为99％-99.99％，直径为10-40nm，长径比为1-100：1-1000，拉伸强度为100-150GPa。
6.根据权利要求4所述的碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，其中，所述基体材料采用工业纯铝板。
7.根据权利要求6所述的碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，其中，所述工业纯铝板的纯度为99％-99.99％，厚度为0.2-0.5mm。
8.根据权利要求1所述的碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，其中，步骤S1中，所述预处理的步骤为：利用砂纸、无水乙醇和丙酮对所述基体材料进行处理；利用无水乙醇和丙酮对所述不锈钢板进行处理。
9.根据权利要求8所述的碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，其中，所述不锈钢板的厚度为0.4-0.6mm。
10.根据权利要求9所述的碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，其中，步骤S4中，所述设定道次为10-20次。
11.根据权利要求10所述的碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，其中，步骤S2中和步骤S4中，所述压制和轧制采用的设备均为双辊冷轧机，所述双辊冷轧机的电机转速为1400-1500r/min，所述双辊冷轧机的两辊轧制速度为10-20m/min，每道次轧制样品厚度的压下量为35-40％。
12.由权利要求1-11中任意一项方法制得的碳纳米管增强铝基复合材料。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4409872B2 (ja) * 2003-07-30 2010-02-03 株式会社東芝 高強度高電気伝導度アルミニウム合金基複合材料およびその製造方法
JP2006144030A (ja) * 2004-11-16 2006-06-08 Bridgestone Corp 高熱伝導複合材料とその製造方法
JP5288441B2 (ja) * 2005-05-10 2013-09-11 住友精密工業株式会社 高熱伝導複合材料とその製造方法
JP5229936B2 (ja) * 2007-02-14 2013-07-03 吉田 誠 金属基複合材の製造方法及び金属基複合材
CN102864324A (zh) * 2012-09-06 2013-01-09 东北大学 一种纳米碳材料增强铝基复合材料的制备方法
CN103757569B (zh) * 2013-09-18 2015-12-09 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 有序碳纳米管增强铝基复合材料及其制备方法
CN105088110A (zh) * 2015-09-21 2015-11-25 国家电网公司 一种镀镍碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法
CN105648249B (zh) * 2016-03-02 2017-05-31 昆明理工大学 一种碳纳米管增强铝基多层复合材料的制备方法

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