CN111647779A - 一种加工性能优良的Al合金基复合材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种加工性能优良的Al合金基复合材料及其制备方法，选取平均粒径(d 50 )为10‑20 um的SiC粉体(SiCp)，直径50‑100μm、厚度约为50‑100 nm的纳米石墨片(GNPs)及平均粒径(d 50 )为10‑30 um的6061Al合金粉体为原料，包括如下制备步骤：(1)GNPs分散；(2)混料；(3)干燥；(4)压制成形；(5)热压烧结；(6)磨削加工。相对于常规的高体分SiCp/Al基复合材料，该复合材料的力学、热学性能优异，机加工性能显著改善，且加工后复合材料的性能保持率高，因而，可替代前者，在电子封装材料领域展现广阔的应用前景。

Description

一种加工性能优良的Al合金基复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种金属基复合材料的制备方法，具体地说是一种加工性能优良的Al合金基复合材料及其制备方法，属于新材料及其制备工艺领域。
背景技术
高体分SiCp/Al基复合材料，作为第三代电子封装材料的典型代表，具有高的比强度、比刚度、热导率以及热膨胀系数可控等性能优势，但同时也存在机加工性能差，机加工成本极高，加工后材料的性能明显降低等缺点，限制其在微电子及电力电子器件封装领域的应用。
碳材料，如碳纤维、碳纳米管、石墨烯和GNPs，具有优异的热导率和极低的热膨胀系数，可有效降低Cu、Al等金属与半导体及陶瓷基板的热不匹配性，成为金属基电子封装复合材料理想的增强相。特别的，尺寸介于天然石墨片及石墨烯之间的GNPs具有高热导率、负热膨胀系数，低密度与硬度以优良的自润滑性能。因此，将GNPs的低热膨胀系数、高导热、优良润滑性与SiCp的高强度及Al合金优良的成型性及工艺性能相结合，有望开发出具有优异综合性能的Al基电子封装混杂复合材料，解决高体分SiCp/Al基复合材料加工性能低的问题。
粉体冶金法是一种比较先进的材料制备方法，可以通过先将任意比例的增强相与金属基体粉末均匀混合，再把复合粉末加入金属或石墨模具内进行压制，最后在真空或惰性气氛保护下采用常压、热压或热等静压等工艺使制备好的压坯烧结成形。常压烧结是传统的粉末冶金方法，常压烧结法的优点在于工艺及设备简单，但其主要缺点是，当复合材料中增强相含量较高时，在压力等外界条件辅助下复合材料很难烧结致密化，内含大量显微组织缺陷，对复合材料的性能影响显著。相比而言，真空热压烧结是将松散或预压成形的复合材料粉体放置于具有一定形状的模具内，在复合材料加热烧结的同时对其施加单轴压力作用。与常压烧结相比，其优点在于，热压时，由于复合材料粉体处于热塑性状态，通过颗粒重排和颗粒接触处的塑性流动来实现复合材料的致密化。同时，由于在烧结过程中施加压力，有助于复合材料材料内原子扩散传质和流动传质过程的发生，降低复合材料的烧结温度，缩短烧结时间，不仅可抑制金属基体的晶粒长大，还能明显地抑制有害界面反应产物的生成。因此，复合材料的显微结构得到显著改善，其性能也会大幅提高。
车削加工和磨削加工是机加工领域重要的精密加工方法。车削加工一般适用于SiCp含量在20wt%以下的低分数SiCp/Al复合材料的加工。而对于高分数SiCp/Al基复合材料来说，车削加工不再适用，必须采用金刚石砂轮进行磨削加工。但因为SiCp硬度很大，当复合材料中SiCp含量很高时，SiCp连接成连续的基体，磨削效率很低，同时，磨削加工时，复合材料中的SiCp容易破碎、脱落或与Al合金脱粘，复合材料加工面粗糙度高，表面质量低；且加工后复合材料的性能下降明显，相对于加工前，其性能的保持率低。
为此，本发明开发一种加工性能优良的Al合金基复合材料及其制备方法，即采取维持复合材料中Al合金的体积百分数基本不变的前提下，以GNPs部分替换SiCp的复合材料材料成分设计新方法，制备新型的GNPs/SiCp/Al合金基复合材料。一方面，采用强度低，自润滑性能优异的GNPs替换部分高硬度、难加工的SiCp；另一方面，利用GNPs隔离SiCp的相互接触，使其呈不连续状分布，从而显著提高GNPs/SiCp/Al合金基复合材料的加工性能，同时，复合材料的表面质量及加工后性能的保持率都大幅提高。上述GNPs/SiCp/Al合金基复合材料的材料设计新思路为本发明专利独创，国内外未见公布。
发明内容
本发明旨在提供一种加工性能优良的Al合金基复合材料及其制备方法，所要解决的技术问题是通过优化工艺，改善GNPs/SiCp/Al合金基复合材料的组织结构，改善磨削加工性能。
本发明首先将GNPs进行超声分散，然后与一定比例的Al合金粉体和SiCp混合，通过机械搅拌同步超声的方式进行混料。混合粉经干燥后，采用热压技术烧结制备出显微组织合理、综合性能优异的GNPs/SiCp/Al合金基复合材料，着力提高该新型电子封装复合材料的加工性能，促进相关产业的发展。
本发明的GNPs/SiCp/Al合金基复合材料中，GNPs的含量为5-15wt%，SiCp的含量在36.1-48.4wt%，其余为Al合金。
一种加工性能优良的Al合金基复合材料及其制备方法，包括如下步骤：
(1) GNPs分散：称取5-15wt%GNPs粉体置于无水乙醇中，然后超声波分散30-60 min，直至GNPs均匀稳定地悬浮在无水乙醇中，无明显沉淀现象；
(2) 混料：称取一定量Al合金粉和SiCp加入步骤(1)制得的石墨片悬浊液中，使用电动搅拌器进行机械搅拌，并同步进行超声处理；
(3) 干燥：混料完成后，将步骤(2)制得的Al合金粉、SiCp及GNPs混合浆料置于恒温干燥箱中60-80 °C保温2-3h，使无水乙醇完全挥发；
(4) 压制成形：在石墨模具内腔均匀涂抹六方BN无水乙醇悬浊液，待完全干燥后，模具内腔贴一层碳纸，再将步骤(3)制得的GNPs、SiCp及Al合金粉混合粉料填入模具内腔，单向施加30-60MPa的轴向压力，保压1-2 min预压成形；
(5)热压烧结：将步骤(4)中预压好的压坯放入真空热压烧结炉中烧结，烧结温度为560-620 ℃，具体烧结工艺过程为：试样以5-10°C/min升温至300-500℃后，施加30-50 MPa压力，再以3-5°C/min速率升温至设定温度，保温0.2-1h后，停止加热、卸载，随炉冷却至室温；
(6)磨削加工：将步骤(5)中制备好的复合材料使用平面磨床进行磨削加工，磨床砂轮转速1400-1500rpm，每刀进给量2-4μm，工作台进给速度为0.8-1.2 m/min。
所述步骤(1)中GNPs直径为50-100μm，厚度为50-100nm。
所述步骤(2)中Al合金粉平均粒径d 50 为10-30 um，所述Al合金粉体为Si的质量百分含量为0.5-3 wt%，Mg的质量百分含量为0.5-3 wt%的6系Al合金粉体。
所述步骤(5)中，烧结压力优选为50MPa。
本发明的有益效果：采用本发明工艺制备的电子封装GNPs/SiCp/Al合金基复合材料与SiCp/Al基复合材料相比，以不多于10 wt%GNPs部分替代SiCp制备的GNPs/SiCp/Al合金基复合材料的强度有所降低，但其热导率增大，X-Y方向上的热膨胀系数降低。50 MPa烧结压力下制备的5 wt%GNPs/48.4 wt%SiCp/Al合金基复合材料的力学、热学性能优异，致密度更达98.9%，抗弯强度267 MPa，X-Y、Z方向的热导率分别为198 W/(m·K)、125 W/(m·K)，X-Y、Z方向的CTE分别为9.0、12.5 ×10-6/°C (RT-100 ℃)。同时，磨削加工对复合材料表面结构的破坏程度减小，表面粗糙度降低，相对于相同工艺下磨削的54 wt% SiCp/Al合金基复合材料下降了22.7%；磨削加工后，该复合材料在Z方向上的热导率为120 W/(m·K)，相对加工前仅下降1.9%，X-Y方向的热膨胀系数为9.4×10-6 /℃，相对加工前仅上升3.3%。而54wt% SiCp/Al基复合材料磨削加工后热导率下降6%，热膨胀系数上升了6.1%。因此，相对于高体分SiCp/Al基复合材料，该金属基复合材料的综合性能优异，机加工性能得到显著改善，且加工后复合材料性能的保持率高，可替代前者，在电子封装材料领域展现广阔的应用前景。
附图说明
图1为实施例1中590°C、50MPa烧结的5wt%GNPs/48.4 wt%SiCp/6061Al基复合材料的显微组织(1a)与断口形貌(1b)的扫描电子显微镜(SEM)照片及其放大像(1a′)与(1b′)。
图2为实施例2中590 °C、50MPa烧结的10wt%GNPs/42.2 wt%SiCp/6061Al基复合材料的显微组织(2a)与断口形貌(2b)的扫描电子显微镜(SEM)照片及其放大像(2a′)与(2b′)。
图3 为实施例3中590°C、50MPa烧结的15wt%GNPs/36.1 wt%SiCp/6061Al基复合材料的显微组织(3a)与断口形貌(3b)的扫描电子显微镜(SEM)照片及其放大像(3a′)与(3b′)。
图4分别为实施例4实施例1、实施例2、实施例3中的各复合材料磨削后表面形貌，(4a) 54 wt%SiCp/6061Al基复合材料；(4b) 5 wt%GNPs/48.4 wt%SiCp/6061Al基复合材料；(4c) 10 wt%GNPs/42.2 wt%SiCp/6061Al基复合材料；(4d) 15 wt%GNPs/36.1 wt%SiCp/6061Al基复合材料。
具体实施方式
下面结合附图和具体的实施例对本发明做进一步的解释和说明。
实施例1：
以混合粉末20g为例，通过超声+机械搅拌混料，590°C、50MPa烧结5wt%GNPs/48.4 wt%SiCp/6061Al基复合材料，之后进行磨削加工：
(1) GNPs分散：称取1gGNPs粉体置于80ml无水乙醇中，然后超声波分散30min，直至GNPs均匀稳定地悬浮在无水乙醇中，无明显沉淀现象；
(2) 混料：称取9.32g的6061Al合金粉和9.68g的SiCp加入GNPs乙醇悬浊液中，使用电动搅拌器进行机械搅拌8h，转速150 r/min并同步进行超声处理；
(3) 干燥：混料完成后，将6061Al合金粉、SiCp及GNPs的混合浆料置于恒温干燥箱中60°C保温2h，使无水乙醇完全挥发；
(4) 压制成形：称取5g六方BN置于50ml无水乙醇中混合均匀后，涂抹在石墨模具腔体内壁，待完全干燥后，在石墨模具腔体内壁衬上0.1mm厚的石墨纸，最后将6061Al合金粉、SiCp及GNPs混合粉料填入，单向施加40MPa的轴向压力，保压1 min预压成形；
(5)热压烧结：将预压好的压坯联通石墨磨具放入真空热压烧结炉中烧结，烧结温度为590℃，具体烧结工艺过程为：试样以10°C/min升温至400℃后，施加50 MPa压力，再以5°C/min速率升温至设定温度，保温30 min后，停止加热，卸载，随炉冷却至室温，整个烧结过程中，炉腔体内保持真空，真空度小于0.1 Pa；
(6)磨削加工：制备好的复合材料使用平面磨床进行磨削加工，磨床砂轮转速1450 r/min，每刀进给量4 μm，工作台进给速度为1.0 m/min。
实施例2：通过超声+机械搅拌混料，590°C、50MPa烧结10wt%GNPs/42.2 wt%SiCp/6061Al基复合材料，之后进行磨削加工：
本实施例的制备过程同实施例1，不同的是步骤(2)中选用的GNPs含量为10wt%，SiCp含量为42.2wt%，其余为6061Al。
实施例3：通过机械搅拌+超声混料，590°C、50MPa烧结15wt%GNPs/36.1 wt%SiCp/6061Al基复合材料，之后进行磨削加工：
本实施例的制备过程同实施例1，不同的是步骤(2)中选用的GNPs含量为15wt%，SiCp含量为36.1wt%，其余为6061Al。
实施例4：通过超声+机械搅拌混料，590°C、50MPa烧结54wt%SiCp/6061Al基复合材料，之后进行磨削加工：
本实施例的制备过程同实施例1，不同的是步骤(2)中选用的GNPs含量为0wt%，SiCp含量为54wt%，其余为6061Al。。
实施例5：通过超声+机械搅拌混料，590°C、30MPa烧结的5wt%GNPs/48.4 wt%SiCp/6061Al基复合材料：
本实施例的制备过程同实施例1，不同的是步骤(6)中施加的烧结压力为30MPa，无磨削加工过程，其他工艺不变。
由图1a、1a′可见，实施例1制备的5 wt%GNPs/48.4 wt%SiCp/6061Al基复合材料中SiCp分布均匀，无团聚，形态完整，有明显棱角，边缘无钝化现象，说明在热压烧结过程中，SiCp与6061Al基体无明显界面反应，GNPs在6061Al基体中整体分布比较均匀。从图1b、1b′中可以看出，5 wt%GNPs/48.4 wt%SiCp/6061Al基复合材料中的SiCp的断口平整，表明SiCp与6061Al基体界面结合良好，断裂裂纹在SiCp中发生解理断裂。6061Al基体的断口主要呈现韧窝聚集型断裂特征，断口上的韧窝较多。GNPs的断口上有明显撕裂，断口不平整，GNPs/6061Al界面无开裂现象。在5 wt%GNPs/48.4 wt%SiCp/6061Al基复合材料中，6061Al基体与SiCp和GNPs的界面结合紧密，复合材料各项性能最好，致密度为98.6%，抗弯强度达到267MPa，X-Y方向热导率达到198W/(m·K)，在Z方向的热导率达到125 W/(m·K)，在X-Y方向热膨胀系数低至9.0×10-6 /°C，在Z方向热膨胀系数低至12.7×10-6 /°C。同时经磨削加工后复合材料的表面粗糙度Sa为1.7μm，抗弯强度为260MPa，相对磨削加工前下降了2.6%，磨削加工后复合材料在Z方向上的热导率为120 W/(m·K)，相对加工前仅下降1.9%，X-Y方向的热膨胀系数为9.4×10-6 /℃，相对磨削加工前仅上升3.3%，加工前后复合材料的性能保持率高，整体稳定。
如图2a、2a′所示，实施例2制备的10 wt% GNPs/42.2 wt%SiCp/6061Al基复合材料中的GNPs与SiCp的分布均匀，GNPs的团聚现象不明显，但随着GNPs含量的增加，该复合材料中SiCp与GNPs接触面积增加，SiCp与GNPs界面结合不紧密，甚至还残留少量的气孔，复合材料的致密度下降到97.1%。从图2b、2b′中可以看出，10wt%GNPs/42.2 wt%SiCp/6061Al基复合材料的断口形貌与实施例1相近，但随着GNPs增多，SiCp/GNPs界面增大，界面结合状态差，成为该复合材料断裂过程中的裂纹源或裂纹扩展路径，复合材料的抗弯强度因此较大幅度地下降到165MPa。但复合材料沿X-Y方向热导率仍然达到191W/(m·K)，在Z方向的热导率达到79 W/(m·K)，在X-Y方向热膨胀系数低至8.6×10-6 /°C，在Z方向热膨胀系数低至11.4×10-6 /°C。磨削加工后复合材料的表面粗糙度Sa为2.1μm；抗弯强度为151MPa，相对磨削加工前下降了8.5%，磨削加工后复合材料在Z方向上的热导率为76W/(m·K)，相对磨削加工前下降3%，X-Y方向的热膨胀系数为9.2×10-6 /℃，相对加工前上升7%，加工前后复合材料的性能保持率较实施例1有所降低。
图3a、3a′是在50MPa烧结压力、590°C烧结温度下热压烧结的15wt%GNPs/36.1 wt%SiCp/6061Al基复合材料的显微组织照片。与实施例1、2相比，随着GNPs进一步增加，实施例3制备的复合材料中的气孔率增多，GNPs的团聚加重，石墨片沿垂直压力方向(X-Y方向)分布的取向性进一步降低，这种石墨片分布取向的变化会对复合材料的界面结合状态及界面热阻产生影响，从而影响复合材料的热导率和热膨胀系数。从图3b、3b′可以看出，在15 wt%GNPs/36.1 wt%SiCp/6061Al基复合材料中，GNPs与SiCp的体积比达到了2:3左右，GNPs团聚增多，该复合材料断口上的GNPs有两种不同的形态：1) 状态一：GNPs的基面垂直于复合材料的主断裂面，石墨片有明显的撕裂、拔出现象，说明在该复合材料的断裂过程中，GNPs沿基面方向被撕裂或拔出。由于石墨片基平面上的碳原子由强的σ键连接，因此，GNPs的撕裂需要更大的应力，因而，复合材料中的裂纹扩展阻力显著增加。由于GNPs与Al合金基体的变形能力相差巨大，在15 wt%GNPs/36.1 wt%SiCp/6061Al基复合材料断裂过程中，Al合金基体形变量较大，而GNPs几乎不发生形变，这种变形不均匀性导致石墨片与Al基体发生界面脱粘，甚至石墨片从Al基体中完全被拔出，从而在断裂面上形成扁平的二次裂纹。2) 状态二：GNPs基面与复合材料的主断裂面平行。在复合材料断裂过程中，主裂纹沿断裂面上的石墨片层间扩展，由于石墨片两个基平面之间的碳原子结合为π键，键强很低，GNPs层间断裂消耗的能量很小。相对于实施例1、2中的两种复合材料，本实施例中的GNPs含量更多，GNPs团聚现象更加严重，显微组织趋于恶化，对复合材料的性能影响也较大。本实施例制备的复合材料致密度为95.9%，抗弯强度下降至120MPa，X-Y方向热导率为169W/(m·K)，在Z方向的热导率达到60 W/(m·K)，在X-Y方向热膨胀系数低至7.4×10-6 /°C，在Z方向热膨胀系数低至9.8×10-6 /°C。复合材料的强度和热导率进一步下降，但热膨胀系数也有所降低。经磨削加工后复合材料的表面粗糙度Sa为2.9μm；抗弯强度为99MPa，相对加工前下降了11.6%，磨削加工后复合材料在Z方向上的热导率为56W/(m·K)，相对加工前下降7%，X-Y方向的热膨胀系数为8.7×10-6 /℃，相对加工前上升10.8%，加工前后复合材料的性能保持率较低，复合材料的性能稳定性明显变差。
实施例4中，设置为对照组的于590℃，50MPa烧结的54 wt%SiCp/6061Al合金基复合材料的致密度、抗弯强度分别为98.9%、375MPa，热导率为186W/(m·K)，热膨胀系数为9.8×10-6 /°C；该复合材料磨削加工后的表面粗糙度Sa为2.2μm；抗弯强度为360MPa，相对磨削加工前下降4%，热导率为175W/(m·K)，相对磨削加工前下降6%，X-Y方向的热膨胀系数为10.4×10-6 /℃，相对磨削加工前上升6.1%。
实施例5中，当烧结压力为30MPa时5wt%GNPs/48.4 wt%SiCp/6061Al合金复合材料的致密度、抗弯强度分别为97.3%、230MPa；X-Y方向热导率为189W/(m·K)，Z轴方向的热导率为107 W/(m·K)；X-Y方向的热膨胀系数为9.8×10-6/°C，Z轴方向的热膨胀系数为10.4×10-6/°C。与实施例1相比，该工艺条件下制备的复合材料的致密度、热导率、抗弯强度下降，X-Y方向的热膨胀系数有所上升，Z方向的热膨胀系数有所下降。
复合材料磨削加工后的表面形貌如图4所示。图4a中的54 wt%SiCp/6061Al基复合材料在磨削加工后，磨削表面存在较多孔洞、微裂纹，犁沟较深。这是因为，SiCp在磨削过程中不断受到砂轮磨削力作用，导致SiCp破碎或从基体脱落，形成孔洞；此外，在磨削过程中，SiCp开裂，且在Al合金基体表面产生残余拉应力，诱发裂纹扩展，在磨削表面产生微裂纹。而由图4b可以看出，5 wt%GNPs/48.4 wt%SiCp/6061Al基复合材料由于添加了一定量的GNPs，会在磨削表面形成润滑膜，一方面减了砂轮磨粒与SiCp的直接碰撞和挤压，SiCp破碎和脱落的现象明显改善；另一方面，也有利于砂轮直接带走6061Al基体和SiC小颗粒等细小磨屑，避免过量堆积在磨削表面形成较深的犁沟。GNPs良好的自润滑性明显降低了该复合材料的表面粗糙度，磨削后复合材料的表面状态有较大改善，无明显孔洞及微裂纹等缺陷。随着GNPs含量进一步增加，由图4c、4d可以看出，由于GNPs/SiCp为弱结合界面，随着加工面上的GNPs数量增多，在磨削过程中，差的界面结合导致SiCp及表面Al合金容易脱落，GNPs/SiCp/6061Al基复合材料磨削表面质量显著下降，又会出现较多的孔洞。
综上，5 wt%GNPs/48.4 wt%SiCp/6061Al基复合材料中的GNPs含量最佳，该复合材料磨削后的表面粗糙度最低，表面质量最佳，无明显微裂纹和孔洞，因此该复合材料的性能保持率最高，机加工性能最好。
本发明在590 °C，30-50MPa压力条件下通过热压烧结制备GNPs/SiCp/6061Al基复合材料，一方面，随着烧结压力的提升，复合材料的致密度、抗弯强度及热导率提高，X-Y方向热膨胀系数下降。另一方面，从GNPs含量方面来看，以不多于10 wt%GNPs替代部分SiCp制备的GNPs/SiCp/6061Al基复合材料的强度虽有所降低，但其热导率增大，X-Y方向上CTE相对下降。具体而言，X-Y方向热导率由186W/(m·K)提升至198W/(m·K)，X-Y方向热膨胀系数由9.8×10-6/°C降低至8.6×10-6/°C。进一步添加GNPs至15wt%，复合材料的抗弯强度、热导率和热膨胀系数均下降。50 MPa烧结压力下制备的5 wt%GNPs/48.4 wt%SiCp/6061Al基复合材料的综合性能优异：致密度高达98.9%，抗弯强度267 MPa，热导率198 W/(m·K)，X-Y及Z方向的CTE分别为9.0、12.5 ×10-6/°C (RT-100 ℃)。同时，磨削加工对复合材料表面结构的破坏程度最小，表面粗糙度最低，相对于54 wt%SiCp/Al基复合材料Sa下降了22.7%，磨削加工后复合材料在Z方向上的热导率为120 W/(m·K)，相对加工前仅下降1.9%，X-Y方向的热膨胀系数为9.4×10-6 /℃，相对加工前仅上升3.3%。而作为对照材料的54wt%SiCp/Al基复合材料，其抗弯强度和热导率分别下降4%和6%，CTE上升了6.1%。5wt%GNPs/48.4 wt%SiCp/6061Al合金基复合材料的机加工性能得到显著改善，加工后复合材料性能的保持率高，该复合材料综合性能优异，在电子封装材料领域展现广阔的应用前景。
最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围中。

Claims (9)

1.一种加工性能优良的Al合金基复合材料及其制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
(1) GNPs分散：称取5-15wt%GNPs置于无水乙醇中，然后超声波分散30-60 min，直至GNPs均匀稳定地悬浮在无水乙醇中，无明显沉淀现象；
(2) 混料：称取48.4-36.1wt% SiCp及余量的Al合金粉加入步骤(1)制得的石墨片悬浊液中，使用电动搅拌器进行机械搅拌处理；
(3) 干燥：混料完成后，将步骤(2)制得的Al合金粉、SiCp及GNPs的混合浆料置于恒温干燥箱中60-80 °C保温2-3h，使无水乙醇完全挥发；
(4) 压制成形：在石墨模具内部均匀涂抹六方BN无水乙醇混合液，待其完全干燥后包裹碳纸，再将步骤(3)制得的混合料填入模具内腔，单向施加30-60MPa的轴向压力，保压1-2min预压成形；
(5)热压烧结：将步骤(4)中预压好的压坯放入真空热压烧结炉中烧结，烧结温度为560-620 ℃，保温时间为0.2-1 h，制备得到5-15wt%GNPs/48.4-36.1 wt% SiCp/Al合金复合材料；
(6)磨削加工：将步骤(5)中制备好的复合材料使用平面磨床进行磨削加工，磨床砂轮转速1400-1500 rpm，每刀进给量2-4 μm，工作台进给速度为0.8-1.2 m/min。
2.根据权利要求1所述一种加工性能优良的Al合金基复合材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤(1)中GNPs直径为50-100μm，厚度为50-100nm，以1gGNPs为计，超声分散所需要的无水乙醇溶剂为60-100 ml。
3.根据权利要求1所述一种加工性能优良的Al合金基复合材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中SiCp平均粒径d 50 为10-20 μm。
4.根据权利要求1所述一种加工性能优良的Al合金基复合材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤(2)中使用电动搅拌器进行搅拌，转速100-150 r/min，搅拌时间5-8 h。
5.根据权利要求1所述一种加工性能优良的Al合金基复合材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤(4)中，石墨模具包裹包括的碳纸厚度为0.1mm，将5-10g六方BN粉加入50-100ml无水乙醇溶液中制备悬浊液。
6.根据权利要求1所述一种加工性能优良的Al合金基复合材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中，将混合粉体填入石墨模具中，然后在热压烧结炉中烧结，烧结温度设定为560-620°C，真空度小于1Pa，具体的烧结工艺过程为：试样以5-10°C/min升温至300-500℃后，施加30-50 MPa压力，再以3-5°C/min速率升温至设定温度，保温0.2-1 h后，停止加热、卸载，随炉冷却至室温。
7.根据权利要求1所述的一种加工性能优良的Al合金基复合材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤(5)中烧结压力优选为50MPa。
8.根据权利要求1所述一种加工性能优良的Al合金基复合材料及其制备方法，其特征在于：所述步骤(6)中砂轮为800目砂轮，砂轮尺寸Φ355mm×50mm。
9.根据权利要求1所述一种加工性能优良的Al合金基复合材料及其制备方法，其特征在于：制备获得的GNPs/SiCp/Al合金基复合材料中，GNPs的含量为5-15wt%，SiCp的含量在48.4-36.1wt%，其余为Al合金。
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