CN108411141A - 一种碳铝复合吸波材料的制备方法 - Google Patents

一种碳铝复合吸波材料的制备方法 Download PDF

Info

Publication number
CN108411141A
CN108411141A CN201810239198.7A CN201810239198A CN108411141A CN 108411141 A CN108411141 A CN 108411141A CN 201810239198 A CN201810239198 A CN 201810239198A CN 108411141 A CN108411141 A CN 108411141A
Authority
CN
China
Prior art keywords
carbon nanotube
carbon
preparation
aluminium
aluminium alloy
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201810239198.7A
Other languages
English (en)
Other versions
CN108411141B (zh
Inventor
肖伟
李红
董明
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Suzhou First Element Nanosolutions GmbH
Original Assignee
Suzhou First Element Nanosolutions GmbH
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Suzhou First Element Nanosolutions GmbH filed Critical Suzhou First Element Nanosolutions GmbH
Priority to CN201810239198.7A priority Critical patent/CN108411141B/zh
Publication of CN108411141A publication Critical patent/CN108411141A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN108411141B publication Critical patent/CN108411141B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/08—Alloys with open or closed pores
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/08—Alloys with open or closed pores
    • C22C1/083—Foaming process in molten metal other than by powder metallurgy
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C26/00—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C26/00—Alloys containing diamond or cubic or wurtzitic boron nitride, fullerenes or carbon nanotubes
    • C22C2026/002—Carbon nanotubes

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
  • Manufacture Of Alloys Or Alloy Compounds (AREA)

Abstract

本发明公开了一种碳铝复合吸波材料及其制备方法。此吸波材料铝合金为基体，碳纳米管为添加剂，铝基体内部均匀无序的分布纳米至毫米级的孔隙，其中包含碳纳米管的管状结构。本发明的吸波材料具有优异的隔声和吸波性能，以及高强度、低比重等特点。

Description

一种碳铝复合吸波材料的制备方法
技术领域
本发明涉及材料技术领域，具体涉及一种碳铝复合吸波材料及其制备方法。
背景技术
所谓吸波材料，指能吸收或者大幅减弱投射到它表面的振动波能量的一类材料。常用吸波材料种类很多，包括可吸收电磁波的石墨、铁氧体、碳化硅、导电聚合物，和可吸收机械波的有机纤维材料、无机纤维材料、泡沫材料和吸波建筑材料等。但上述声波吸波材料对强噪声的消声效果差，而且使用寿命较短，易变形，安全性差，上述电磁波吸波材料的吸波效果密度大，高温特性差等问题。目前仍未能得到一种综合性能优秀，且对电磁波和声波均有较高的吸收率的吸波材料。
发明内容
为解决现有技术的存在的技术问题，本发明提出一种碳铝复合吸波材料及其制备方法。
为实现上述碳铝复合吸波材料方案，本发明提供了一种碳铝复合吸波材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)通过表面化学镀处理，使碳纳米管表面包覆金属单质或合金，得到化学镀碳纳米管；
(2)采用喷粉的方式将化学镀碳纳米管加入熔融的铝合金中，通过机械搅拌分散，使化学镀碳纳米管全部被铝合金熔体浸润，然后对熔体进行机械搅拌和超声分散处理，并伴随间歇式的高速和低速循环搅拌，使化学镀碳纳米管均匀地分散在铝合金熔体中；
(3)向上述铝熔体中加入发泡剂，通过机械搅拌使其均匀分布，迅速浇注在准备好的模具中，铝熔体在恒压下膨胀泡沫化，自然冷却后即得到碳纳米管复合的泡沫铝吸波材料；
(4)对上述碳纳米管复合的泡沫铝吸波材料进行表面陶瓷化处理，即得到碳铝复合吸波材料。
优选地，所述包覆金属单质或合金的碳纳米管，其中，碳纳米管质量占总质量的20～60％。
优选地，所述碳纳米管的外径为10～200nm，内径为1～10nm，碳纳米管长度为0.1～20μm。
优选地，所述化学镀碳纳米管的金属镀层，包括但不限于单质镍、镍磷合金、单质铜。
优选地，所述步骤(2)中，搅拌分散熔融的铝合金，包括对铝合金熔体进行机械搅拌和超声分散处理，并伴随间歇式的高速和低速循环搅拌，使化学镀碳纳米管均匀地分散在铝合金熔体中。
优选地，步骤(4)的表面陶瓷化处理方法，包括但不限于化学氧化、阳极氧化、微弧氧化。
优选地，所述碳铝复合吸波材料中碳纳米管的质量含量为1～30％。
本发明提供的技术方案采用碳纳米管与铝合金为主要原料。其中，碳纳米管的添加，一方面在熔炼过程中增加了熔体粘度，使熔炼过程无需添加增粘剂，另一方面可以明显提高铝合金的比强度，尤其碳纳米管表面的化学镀金属层，可极大改善碳纳米管与铝合金的相容性和结合强度，进一步提高铝合金基体的强度，在相同应用条件下，材料强度的提高可以提供更高的孔隙率，进而增大声波在材料内部传输距离。同时，分布在铝合金表面的碳纳米管具有纳米级开放的孔隙结构，使多孔铝合金材料具备更高的孔隙表面积。以上两方面共同作用，使声波在材料内部传播的过程更长，从而将更多的振动能转变为热能并被不断消耗，从而得到更佳的吸波效果。
同时，本发明提供的碳铝复合吸波材料在多孔铝合金基体中引入了碳纳米管。碳纳米管极高的比表面积和高比例表面原子，容易造成入射波的多重散射；大量的晶体缺陷和悬挂键使碳纳米管中形成固有电矩，在磁场中容易形成取向极化，增加材料的介电损耗。量子尺寸效应使电子的能级分裂，分散后的能级间隔处为微波的吸收提供了新的通道。由于小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应和宏观量子隧道效应的共同作用，使碳纳米管表现出优秀的的吸波性能，引入碳纳米管的多孔铝合金基体也被赋予优异的吸波性能。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明进行更详细地说明。
实施例1
将2024铝合金8kg装入清理干净的感应炉内，在氩气保护条件下，加热至710℃，待冷料全部熔化后，扒出净熔体表面的浮渣。将炉温降至700℃，通入0.2％～0.4％六氯乙烷精炼剂进行炉内精炼。精炼完成后，扒净熔体表面浮渣。
对上述铝合金熔体进行机械搅拌，搅拌速度为200rpm。采用喷粉的方式，以氩气为载体，将2kg制备的表面化学镀镍磷合金的碳纳米管(碳含量50wt.％)均匀送入熔体内部。
待加料完成且化学镀碳纳米管完全浸润后，对熔体进行以超声分散，并按顺序以1000rpm搅拌20min，以600rpm搅拌10min，以1000rpm搅拌20min，以600rpm搅拌10min，通过机械搅拌配合超声处理，使碳纳米管均匀分散在铝合金熔体中，此时随着碳纳米管的加入和分散，熔体粘度逐渐升高。然后提高搅拌速度至1500rpm，采用喷粉的方式将100g氢化钛发泡剂(经300℃预热2h)迅速分散在熔体中发泡，搅拌均匀后移出搅拌器，待铸块随炉自然冷却凝固后，取出铸块经机械加工，即得到碳铝复合吸波材料。
经检测实施例1制备得到的吸波材料孔隙率约91％，取直径5cm，厚3cm的样品做吸波性能测试，对200Hz的低频噪音的吸波系数约0.6。
对照例
将2024铝合金8kg装入清理干净的感应炉内，在氩气保护条件下，加热至710℃，待冷料全部熔化后，扒出净熔体表面的浮渣。将炉温降至700℃，通入0.2％～0.4％六氯乙烷精炼剂进行炉内精炼。精炼完成后，扒净熔体表面浮渣。
对上述铝合金熔体进行机械搅拌，搅拌速度为200rpm，同时向熔体中加入单质Ca，加料完成后对熔体进行以超声分散，并按顺序以1000rpm搅拌20min，以600rpm搅拌10min，以1000rpm搅拌20min，以600rpm搅拌10min，通过机械搅拌配合超声处理，使CaAl2和CaAl4充分分散在铝熔体中。然后增大搅拌速度至1500rpm，采用喷粉的方式将100g氢化钛发泡剂(经300℃预热2h)迅速分散在熔体中发泡，搅拌均匀后移出搅拌器，待铸块随炉自然冷却凝固后，取出铸块经机械加工，即得到泡沫铝材料。
经检测实施例1制备得到的吸波材料孔隙率约91％，取直径5cm，厚3cm的样品做吸波性能测试，对200Hz的低频噪音的吸波系数约0.6。
以上已对本发明的优选实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可作出种种的等同的变型或替换，这些等同的变型或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (7)

1.一种碳铝复合吸波材料的制备方法，具体包括以下步骤：
(1)通过表面化学镀处理，使碳纳米管表面包覆金属单质或合金，得到化学镀碳纳米管；
(2)采用喷粉的方式将步骤(1)得到的表面包覆金属单质或合金的化学镀碳纳米管加入到熔融的铝合金中，搅拌分散，使化学镀碳纳米管均匀分散在铝合金熔体中；
(3)向步骤(2)得到的铝合金熔体中加入发泡剂，搅拌使发泡剂均匀分布，然后迅速浇注在准备好的模具中，自然冷却后即得到碳纳米管复合的泡沫铝吸波材料；
(4)对上述碳纳米管复合的泡沫铝吸波材料进行表面陶瓷化处理，即得到碳铝复合吸波材料。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述包覆金属单质或合金的碳纳米管，其中，碳纳米管质量占总质量的20～60％。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳铝复合吸波材料中碳纳米管的质量含量为1～30％。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述碳纳米管的外径为10～200nm，内径为1～10nm，碳纳米管长度为0.1～20μm。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述化学镀碳纳米管的金属镀层，选自单质镍、镍磷合金、单质铜。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中，搅拌分散熔融的铝合金，包括对铝合金熔体进行机械搅拌和超声分散处理，并伴随间歇式的高速和低速循环搅拌，使化学镀碳纳米管均匀地分散在铝合金熔体中。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述步骤(4)中表面陶瓷化处理方法，包括化学氧化、阳极氧化、微弧氧化方法。
CN201810239198.7A 2018-03-22 2018-03-22 一种碳铝复合吸波材料的制备方法 Active CN108411141B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810239198.7A CN108411141B (zh) 2018-03-22 2018-03-22 一种碳铝复合吸波材料的制备方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201810239198.7A CN108411141B (zh) 2018-03-22 2018-03-22 一种碳铝复合吸波材料的制备方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN108411141A true CN108411141A (zh) 2018-08-17
CN108411141B CN108411141B (zh) 2020-06-30

Family

ID=63132373

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201810239198.7A Active CN108411141B (zh) 2018-03-22 2018-03-22 一种碳铝复合吸波材料的制备方法

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN108411141B (zh)

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7998367B2 (en) * 2006-06-21 2011-08-16 Stc.Unm Metal-carbon nanotube composites for enhanced thermal conductivity for demanding or critical applications
CN102943223A (zh) * 2012-11-19 2013-02-27 江苏大学 一种超声场下高导热系数铝基复合材料的制备方法
CN104745853A (zh) * 2015-04-23 2015-07-01 苏州第一元素纳米技术有限公司 一种泡沫铝/纳米碳复合材料的制备方法
CN105088023A (zh) * 2015-09-08 2015-11-25 苏州有色金属研究院有限公司 碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法
CN105779806A (zh) * 2016-04-14 2016-07-20 河北工业大学 一种泡沫金属复合材料的制备方法
CN107012349A (zh) * 2016-01-28 2017-08-04 香港理工大学 一种碳纳米管增强泡沫铝基复合材料的制备方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7998367B2 (en) * 2006-06-21 2011-08-16 Stc.Unm Metal-carbon nanotube composites for enhanced thermal conductivity for demanding or critical applications
CN102943223A (zh) * 2012-11-19 2013-02-27 江苏大学 一种超声场下高导热系数铝基复合材料的制备方法
CN104745853A (zh) * 2015-04-23 2015-07-01 苏州第一元素纳米技术有限公司 一种泡沫铝/纳米碳复合材料的制备方法
CN105088023A (zh) * 2015-09-08 2015-11-25 苏州有色金属研究院有限公司 碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法
CN107012349A (zh) * 2016-01-28 2017-08-04 香港理工大学 一种碳纳米管增强泡沫铝基复合材料的制备方法
CN105779806A (zh) * 2016-04-14 2016-07-20 河北工业大学 一种泡沫金属复合材料的制备方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN108411141B (zh) 2020-06-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102002607B (zh) 一次熔体发泡制备泡沫铝的方法
KR100592533B1 (ko) 연속식 발포금속 제조방법 및 장치
CN103898351B (zh) 一种可控结构闭孔泡沫铝锭的高效连续铸造方法
WO2015113502A1 (zh) 连续铸轧制备b4c/al中子吸收材料板材的方法
Wu et al. Preparation and characterization of carbon foams derived from aluminosilicate and phenolic resin
Zeng et al. High thermal conductivity in diamond induced carbon fiber-liquid metal mixtures
CN105088023B (zh) 碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法
Zhou et al. Effect of carbon nanotubes grown temperature on the fracture behavior of carbon fiber reinforced magnesium matrix composites: Interlaminar shear strength and tensile strength
CN110358943B (zh) 一种变质剂和碳纳米材料协同制备铝基复合材料的方法
CN103757459B (zh) 一种无需增粘熔体发泡法制备小孔径泡沫铝的工艺
CN105238946A (zh) 碳纳米管增强铝基复合材料的制备装置及其连续化制备方法
US20220048105A1 (en) Acoustic rotary liquid processor
WO2013044861A1 (zh) 一种压裂支撑剂的制备方法、压裂支撑剂及其应用
CN104711446A (zh) 泡沫铝的制备工艺
Yang et al. Compression‐compression fatigue performance of aluminium matrix composite foams reinforced by carbon nanotubes
CN112301298A (zh) 一种轻质耐热高刚度多元增强铝基复合材料及其制备方法
Yin et al. Vacuum infiltration molding and mechanical property of short carbon fiber reinforced Ti-based metallic glass matrix composite
CN108411141A (zh) 一种碳铝复合吸波材料的制备方法
CN108677052B (zh) 一种颗粒增强铝基复合材料及其制备方法
Zhuang et al. Microstructural and mechanical properties of porous Si3N4 carbon coated ceramic brazed with a cobalt-silicon filler
TWI458837B (zh) 鎂基複合材料的製備方法
CN106148752A (zh) 一种耐张接续金具用铝碳复合材料及其制备方法
CN100584501C (zh) 采用可发泡钎料焊接泡沫铝及铝合金的方法
Wang et al. Improving repair performance for damaged C/C composites via heat-treatment temperature optimization and surface pretreatment
CN108677053A (zh) 一种交频超声耦合热压浸渗多孔陶瓷增强镁基复合材料的制备方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant