CN108715961A - 一种CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料的制备方法 - Google Patents

一种CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料的制备方法，步骤如下：将碳纳米管、镁粉和锌粉混匀，球磨7‑8h，分离出碳纳米管和金属粉末的混合物，用铝薄包裹起来之后压成块状，得到碳纳米管的预制块；将工具刷上氧化锌溶液涂料，烘干并预热，将预先刷过涂料的坩埚预热到480℃，在底部撒上覆盖剂，依次放入AZ91合金，镁锭，升温熔炼，当熔体温度达到680‑690℃时，加入精炼剂进行精炼，精炼完后除去熔体表面氧化渣，静置4‑6min后，搅拌下加入预制块，搅拌，测量熔体温度并吸铸；然后进行T4固溶处理，固溶之后再进行人工时效处理，即得。该方法制备的复合材料具有较高的弹性模量、抗拉强度和硬度。

Description

一种CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料的制备方法
技术领域
本发明涉及一种CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料的制备方法。
背景技术
镁及镁合金是目前最轻的结构金属材料，具有高的比强度和比刚度，很好的抗磁性，高的电负性和导热性，良好的消震性和切削加工性能。但是镁合金的强度不高，特别是高温性能较差，塑性成形性差，工业应用中无法制作成高强度的结构材料，铸件成形方法也有局限性，阻碍了镁合金发展，大幅限制了其应用。因此，研究碳纳米管镁基复合材料性能、扩大其应用范围、发掘其应用潜能是十分必要的。通过研究碳纳米管镁基复合材料是否具有高弹性模量、高强度、高耐磨性能等，发现其优良性能，使其在材料应用领域上发挥更大的作用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料的制备方法。
本发明通过下面技术方案实现：
一种CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料的制备方法，包括如下步骤：将15-25份碳纳米管、45-55份镁粉和5-10份锌粉混合均匀，置于球磨机中，以145r/min的转速球磨7-8h，球磨完之后用共振筛分离出碳纳米管和金属粉末的混合物，用铝薄包裹起来之后压成块状，得到碳纳米管的预制块；将工具刷上质量分数为1.5％的氧化锌溶液涂料，烘干并180℃下预热，将预先刷过涂料的坩埚预热到480℃，在坩埚底部撒上4-6份覆盖剂，依次放入去除表面的氧化层的AZ91合金，镁锭，升温熔炼，当熔体温度达到680-690℃时，加入6-8份精炼剂，进行精炼，精炼完后除去熔体表面氧化渣，静置4-6min后，边搅拌边加入用铝薄包裹起来的碳纳米管预制块，再搅拌2-4min，测量熔体温度并吸铸，吸铸温度为610-630℃，重复以上步骤，直到完成所有材料的熔炼；然后进行T4固溶处理，于400-410℃保温23-25h，固溶之后再进行人工时效处理，时效温度为160-170℃，时效时间为25-27h，冷却即得；各原料均为重量份。
优选地，所述的制备方法中，以145r/min的转速球磨7.5h。
优选地，所述的制备方法中，当熔体温度达到685℃时，加入7份精炼剂。
优选地，所述的制备方法中，静置5min。
优选地，所述的制备方法中，再搅拌3min。
优选地，所述的制备方法中，吸铸温度为620℃。
优选地，所述的制备方法中，于405℃保温24h。
优选地，所述的制备方法中，时效温度为165℃。
优选地，所述的制备方法中，时效时间为26h。
本发明技术效果：
该方法简便、快捷、易操作，制备的CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料具有较高的弹性模量、抗拉强度和硬度，可大规模制备。
具体实施方式
下面结合实施例具体介绍本发明的实质性内容。
实施例1
一种CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料的制备方法，包括如下步骤：将20份碳纳米管、50份镁粉和8份锌粉混合均匀，置于球磨机中，以145r/min的转速球磨7.5h，球磨完之后用共振筛分离出碳纳米管和金属粉末的混合物，用铝薄包裹起来之后压成块状，得到碳纳米管的预制块；将工具刷上质量分数为1.5％的氧化锌溶液涂料，烘干并180℃下预热，将预先刷过涂料的坩埚预热到480℃，在坩埚底部撒上5份覆盖剂，依次放入去除表面的氧化层的AZ91合金，镁锭，升温熔炼，当熔体温度达到685℃时，加入7份精炼剂，进行精炼，精炼完后除去熔体表面氧化渣，静置5min后，边搅拌边加入用铝薄包裹起来的碳纳米管预制块，再搅拌3min，测量熔体温度并吸铸，吸铸温度为620℃，重复以上步骤，直到完成所有材料的熔炼；然后进行T4固溶处理，于405℃保温24h，固溶之后再进行人工时效处理，时效温度为165℃，时效时间为26h，冷却即得；各原料均为重量份。
实施例2
一种CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料的制备方法，包括如下步骤：将15份碳纳米管、45份镁粉和5份锌粉混合均匀，置于球磨机中，以145r/min的转速球磨7h，球磨完之后用共振筛分离出碳纳米管和金属粉末的混合物，用铝薄包裹起来之后压成块状，得到碳纳米管的预制块；将工具刷上质量分数为1.5％的氧化锌溶液涂料，烘干并180℃下预热，将预先刷过涂料的坩埚预热到480℃，在坩埚底部撒上4份覆盖剂，依次放入去除表面的氧化层的AZ91合金，镁锭，升温熔炼，当熔体温度达到680℃时，加入6份精炼剂，进行精炼，精炼完后除去熔体表面氧化渣，静置4min后，边搅拌边加入用铝薄包裹起来的碳纳米管预制块，再搅拌2min，测量熔体温度并吸铸，吸铸温度为610℃，重复以上步骤，直到完成所有材料的熔炼；然后进行T4固溶处理，于400℃保温23h，固溶之后再进行人工时效处理，时效温度为160℃，时效时间为25h，冷却即得；各原料均为重量份。
实施例3
一种CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料的制备方法，包括如下步骤：将25份碳纳米管、55份镁粉和10份锌粉混合均匀，置于球磨机中，以145r/min的转速球磨8h，球磨完之后用共振筛分离出碳纳米管和金属粉末的混合物，用铝薄包裹起来之后压成块状，得到碳纳米管的预制块；将工具刷上质量分数为1.5％的氧化锌溶液涂料，烘干并180℃下预热，将预先刷过涂料的坩埚预热到480℃，在坩埚底部撒上6份覆盖剂，依次放入去除表面的氧化层的AZ91合金，镁锭，升温熔炼，当熔体温度达到690℃时，加入8份精炼剂，进行精炼，精炼完后除去熔体表面氧化渣，静置6min后，边搅拌边加入用铝薄包裹起来的碳纳米管预制块，再搅拌4min，测量熔体温度并吸铸，吸铸温度为630℃，重复以上步骤，直到完成所有材料的熔炼；然后进行T4固溶处理，于410℃保温25h，固溶之后再对进行人工时效处理，时效温度为170℃，时效时间为27h，冷却即得；各原料均为重量份。
实施例4
一种CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料的制备方法，包括如下步骤：将21份碳纳米管、51份镁粉和8.5份锌粉混合均匀，置于球磨机中，以145r/min的转速球磨7.7h，球磨完之后用共振筛分离出碳纳米管和金属粉末的混合物，用铝薄包裹起来之后压成块状，得到碳纳米管的预制块；将工具刷上质量分数为1.5％的氧化锌溶液涂料，烘干并180℃下预热，将预先刷过涂料的坩埚预热到480℃，在坩埚底部撒上5.2份覆盖剂，依次放入去除表面的氧化层的AZ91合金，镁锭，升温熔炼，当熔体温度达到687℃时，加入7.2份精炼剂，进行精炼，精炼完后除去熔体表面氧化渣，静置5.2min后，边搅拌边加入用铝薄包裹起来的碳纳米管预制块，再搅拌3.2min，测量熔体温度并吸铸，吸铸温度为622℃，重复以上步骤，直到完成所有材料的熔炼；然后进行T4固溶处理，于406℃保温24.2h，固溶之后再进行人工时效处理，时效温度为166℃，时效时间为26.2h，冷却即得；各原料均为重量份。
实施例5
一种CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料的制备方法，包括如下步骤：将16份碳纳米管、44份镁粉和5.5份锌粉混合均匀，置于球磨机中，以145r/min的转速球磨7.2h，球磨完之后用共振筛分离出碳纳米管和金属粉末的混合物，用铝薄包裹起来之后压成块状，得到碳纳米管的预制块；将工具刷上质量分数为1.5％的氧化锌溶液涂料，烘干并180℃下预热，将预先刷过涂料的坩埚预热到480℃，在坩埚底部撒上4.2份覆盖剂，依次放入去除表面的氧化层的AZ91合金，镁锭，升温熔炼，当熔体温度达到681℃时，加入6.2份精炼剂，进行精炼，精炼完后除去熔体表面氧化渣，静置4.2min后，边搅拌边加入用铝薄包裹起来的碳纳米管预制块，再搅拌2.2min，测量熔体温度并吸铸，吸铸温度为612℃，重复以上步骤，直到完成所有材料的熔炼；然后进行T4固溶处理，于402℃保温23.2h，固溶之后再进行人工时效处理，时效温度为162℃，时效时间为25.2h，冷却即得；各原料均为重量份。
实施例6
一种CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料的制备方法，包括如下步骤：将24份碳纳米管、54份镁粉和9份锌粉混合均匀，置于球磨机中，以145r/min的转速球磨7.9h，球磨完之后用共振筛分离出碳纳米管和金属粉末的混合物，用铝薄包裹起来之后压成块状，得到碳纳米管的预制块；将工具刷上质量分数为1.5％的氧化锌溶液涂料，烘干并180℃下预热，将预先刷过涂料的坩埚预热到480℃，在坩埚底部撒上5.9份覆盖剂，依次放入去除表面的氧化层的AZ91合金，镁锭，升温熔炼，当熔体温度达到689℃时，加入7.9份精炼剂，进行精炼，精炼完后除去熔体表面氧化渣，静置5.9min后，边搅拌边加入用铝薄包裹起来的碳纳米管预制块，再搅拌3.9min，测量熔体温度并吸铸，吸铸温度为629℃，重复以上步骤，直到完成所有材料的熔炼；然后进行T4固溶处理，于409℃保温24.8h，固溶之后再对进行人工时效处理，时效温度为169℃，时效时间为26.9h，冷却即得；各原料均为重量份。
实施例7
一种CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料的制备方法，包括如下步骤：将23份碳纳米管、53份镁粉和7.5份锌粉混合均匀，置于球磨机中，以145r/min的转速球磨7.8h，球磨完之后用共振筛分离出碳纳米管和金属粉末的混合物，用铝薄包裹起来之后压成块状，得到碳纳米管的预制块；将工具刷上质量分数为1.5％的氧化锌溶液涂料，烘干并180℃下预热，将预先刷过涂料的坩埚预热到480℃，在坩埚底部撒上5.8份覆盖剂，依次放入去除表面的氧化层的AZ91合金，镁锭，升温熔炼，当熔体温度达到684℃时，加入7.8份精炼剂，进行精炼，精炼完后除去熔体表面氧化渣，静置5.8min后，边搅拌边加入用铝薄包裹起来的碳纳米管预制块，再搅拌3.8min，测量熔体温度并吸铸，吸铸温度为628℃，重复以上步骤，直到完成所有材料的熔炼；然后进行T4固溶处理，于407℃保温24.6h，固溶之后再对进行人工时效处理，时效温度为168℃，时效时间为26.8h，冷却即得；各原料均为重量份。
实施例8
一种CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料的制备方法，包括如下步骤：将22份碳纳米管、52份镁粉和6.5份锌粉混合均匀，置于球磨机中，以145r/min的转速球磨7.6h，球磨完之后用共振筛分离出碳纳米管和金属粉末的混合物，用铝薄包裹起来之后压成块状，得到碳纳米管的预制块；将工具刷上质量分数为1.5％的氧化锌溶液涂料，烘干并180℃下预热，将预先刷过涂料的坩埚预热到480℃，在坩埚底部撒上5.6份覆盖剂，依次放入去除表面的氧化层的AZ91合金，镁锭，升温熔炼，当熔体温度达到682℃时，加入7.4份精炼剂，进行精炼，精炼完后除去熔体表面氧化渣，静置5.7min后，边搅拌边加入用铝薄包裹起来的碳纳米管预制块，再搅拌3.6min，测量熔体温度并吸铸，吸铸温度为24.4℃，重复以上步骤，直到完成所有材料的熔炼；然后进行T4固溶处理，于404℃保温25h，固溶之后再对进行人工时效处理，时效温度为164℃，时效时间为25.8h，冷却即得；各原料均为重量份。
该方法简便、快捷、易操作，制备的CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料具有较高的弹性模量、抗拉强度和硬度，可大规模制备。

Claims (9)

1.一种CNTs/AZ91碳纳米管镁基复合材料的制备方法，其特征在于包括如下步骤：将15-25份碳纳米管、45-55份镁粉和5-10份锌粉混合均匀，置于球磨机中，以145r/min的转速球磨7-8h，球磨完之后用共振筛分离出碳纳米管和金属粉末的混合物，用铝薄包裹起来之后压成块状，得到碳纳米管的预制块；将工具刷上质量分数为1.5％的氧化锌溶液涂料，烘干并180℃下预热，将预先刷过涂料的坩埚预热到480℃，在坩埚底部撒上4-6份覆盖剂，依次放入去除表面的氧化层的AZ91合金，镁锭，升温熔炼，当熔体温度达到680-690℃时，加入6-8份精炼剂，进行精炼，精炼完后除去熔体表面氧化渣，静置4-6min后，边搅拌边加入用铝薄包裹起来的碳纳米管预制块，再搅拌2-4min，测量熔体温度并吸铸，吸铸温度为610-630℃，重复以上步骤，直到完成所有材料的熔炼；然后进行T4固溶处理，于400-410℃保温23-25h，固溶之后再进行人工时效处理，时效温度为160-170℃，时效时间为25-27h，冷却即得；各原料均为重量份。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：以145r/min的转速球磨7.5h。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：当熔体温度达到685℃时，加入7份精炼剂。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：静置5min。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：再搅拌3min。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：吸铸温度为620℃。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：于405℃保温24h。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：时效温度为165℃。
9.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：时效时间为26h。
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