CN112853142A - 石墨烯改性金属复合材料、制备方法以及制件 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种石墨烯改性金属复合材料的制备方法，包括以下步骤：提供金属粉体和石墨烯纳米片分散液，所述石墨烯纳米片分散液包括石墨烯纳米片，所述金属粉体和所述石墨烯纳米片的质量比为(100～1000):1；将所述金属粉体置于压力铸造机的型腔中，所述石墨烯纳米片分散液置于压力铸造机的压室，在压射作用下，使所述石墨烯纳米片分散液进入压力铸造机的型腔与所述金属粉体混合，混合物干燥得石墨烯金属混合粉体，其中，压力铸造机的压射比压为10MPa～40MPa，压射速度为0.5m/s～4m/s，保压时间为20s～240s；以及将所述石墨烯金属混合粉体成型、烧结。本发明进一步涉及一种石墨烯改性金属复合材料以及制件。

Description

石墨烯改性金属复合材料、制备方法以及制件

技术领域

本发明涉及金属基复合材料技术领域，特别是涉及一种石墨烯改性金属复合材料、制备方法及其制件。

背景技术

金属材料是工业基础材料，如钢铁、铝、铜、钛等，被广泛应用于生产生活的各个领域中。现代航空航天等高端制造业对于金属材料的强度、韧性等力学性能以及导热导电等物理性能的要求越来越高，而传统合金化的方法越来越难以满足材料需求。金属材料的改性研究迫在眉睫。

石墨烯是一种由碳原子组成的蜂窝状二维平面结构材料，由于其独特的二维蜂窝晶体结构和极高的键强度，石墨烯是目前已知的世界上比强度最高的材料，其杨氏模量约为1000GPa，同时由于石墨烯的二维结构而使得其具有高韧性，此外，石墨烯的理论导热率为5300W/(m·K)，因此，利用石墨烯的超高强度、高韧性和导热性能，可以和金属材料进行复合，制备高强韧高导热的石墨烯金属基复合材料。但是由于石墨烯和金属粉末密度差异较大，而且石墨烯易团聚，传统的复合材料的制备方法，石墨烯和金属粉末均难以分散，石墨烯和金属材料无法均匀混合，成分不均匀造成复合材料无法满足现有需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种石墨烯改性金属复合材料、制备方法及其制件，使石墨烯和金属能够均匀混合，形成的复合材料具有优异的力学性能和导热性能。

本发明的一个方面，提供了一种石墨烯改性金属复合材料的制备方法，包括以下步骤：

提供金属粉体和石墨烯纳米片分散液，所述石墨烯纳米片分散液包括石墨烯纳米片，所述金属粉体和所述石墨烯纳米片的质量比为(100～1000):1；

将所述金属粉体置于压力铸造机的型腔中，所述石墨烯纳米片分散液置于压力铸造机的压室，在压射作用下，使所述石墨烯纳米片分散液进入压力铸造机的型腔与所述金属粉体混合，混合物干燥得石墨烯金属混合粉体，其中，压力铸造机的压射比压为10MPa～40MPa，压射速度为0.5m/s～4m/s，保压时间为20s～240s；以及

将所述石墨烯金属混合粉体成型、烧结。

在其中一个实施例中，所述压力铸造的压射比压为20MPa～30MPa，所述压力铸造机的压射速度为1m/s～3m/s。

在其中一个实施例中，所述金属粉体由金属分散液进行干燥处理得到，所述金属分散液为包含金属材料、第一分散剂和第一溶剂的分散系，所述第一分散剂包括聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸铵中的一种或多种，所述第一溶剂为水和/或乙醇。

在其中一个实施例中，所述石墨烯纳米片分散液为包含石墨烯纳米片和第二分散剂的分散系，所述第二分散剂包括水、乙醇、甲醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮中的一种或多种。

在其中一个实施例中，所述石墨烯纳米片分散液中还包括界面活性剂。

在其中一个实施例中，所述金属粉体的氧含量为1000ppm以下。

在其中一个实施例中，所述金属粉体粒径为10微米～150微米。

在其中一个实施例中，所述石墨烯纳米片的层数为1层～5层，片径为5微米～50微米。

在其中一个实施例中，所述石墨烯纳米片分散液中所述石墨烯纳米片的质量百分含量为0.1％～1.5％。

在其中一个实施例中，所述成型方法为钢模成型或者冷等静压成型。

在其中一个实施例中，所述烧结方法为常压烧结、热压烧结、气压烧结、热等静压或放电等离子工艺烧结中的任一种。

本发明的又一方面，提供一种由所述的石墨烯改性金属复合材料的制备方法得到的石墨烯改性金属复合材料。

本发明的再一方面，还提供包含所述石墨烯改性金属复合材料的制件。

本发明发明人发现，传统利用机械搅拌或球磨的方法将石墨烯和金属混合的方法，由于金属粉末之间的摩擦，金属和搅拌桨、金属和磨球之间的摩擦，使得和金属粉体贴合的石墨烯片在机械作用下被剥离开金属粉末，进而进一步造成金属粉体和石墨烯片的团聚或者破碎。而本发明提供的石墨烯改性金属复合材料的制备方法，将石墨烯纳米片制成石墨烯纳米片分散液，借助压力铸造机将石墨烯纳米片分散液通过压射的方式注入金属粉体中进行混合，可以使得石墨烯纳米片快速填充至金属粉体颗粒的空隙中，并在压力的作用下使石墨烯纳米片贴附在金属粉体上，从而达到较好的混合效果。本发明发明人经过大量的探索实验和反复的实践验证，通过控制压射比压和压射速度，可以使石墨烯纳米片更均匀的插入金属粉体的空隙，同时通过保压使石墨烯纳米片较为紧密的贴附在金属粉体颗粒表面，实现石墨烯纳米片和金属粉体更均匀地混合，由此制备得到的石墨烯改性金属复合材料，石墨烯纳米片呈均匀的单分散状态分散在金属基体中，复合材料内部组织结构更均匀、致密，材料的断裂韧性和导热性能均有显著提升。

附图说明

图1为本发明提供的石墨烯改性金属复合材料的制备方法的流程图；

图2为本发明实施例提供的石墨烯改性金属复合材料的扫描电镜照片。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将对本发明进行更全面的描述，并给出了本发明的较佳实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

除了在操作实施例中所示以外或另外表明之外，所有在说明书和权利要求中表示成分的量、物化性质等所使用的数字理解为在所有情况下通过术语“约”来调整。例如，因此，除非有相反的说明，否则上述说明书和所附权利要求书中列出的数值参数均是近似值，本领域的技术人员能够利用本文所公开的教导内容寻求获得的所需特性，适当改变这些近似值。用端点表示的数值范围的使用包括该范围内的所有数字以及该范围内的任何范围，例如，1至5包括1、1.1、1.3、1.5、2、2.75、3、3.80、4和5等等。

请参阅图1，本发明实施例提供一种石墨烯改性金属复合材料的制备方法，包括以下步骤：

S10，提供金属粉体和石墨烯纳米片分散液，所述石墨烯纳米片分散液包括石墨烯纳米片，所述金属粉体和所述石墨烯纳米片的质量比为(100～1000):1；

S20，将所述金属粉体置于压力铸造机的型腔中，所述石墨烯纳米片分散液置于压力铸造机的压室，在压射作用下，使所述石墨烯纳米片分散液进入压力铸造机的型腔与所述金属粉体混合，混合物干燥得石墨烯金属混合粉体，其中，压力铸造机的压射比压为10MPa～40MPa，压射速度为0.5m/s～4m/s，保压时间为20s～240s；以及

S30，将所述石墨烯金属混合粉体成型、烧结。

本发明实施例提供的石墨烯改性金属复合材料的制备方法，将石墨烯纳米片制成石墨烯纳米片分散液，借助压力铸造机将石墨烯纳米片分散液通过压射的方式注入金属粉体中进行混合，可以使得石墨烯纳米片快速填充至金属粉体颗粒的空隙中，并在压力的作用下使石墨烯纳米片贴附在金属粉体上，从而达到较好的混合效果。本发明发明人经过大量的探索实验和反复的实践验证，通过控制压射比压和压射速度，可以使石墨烯纳米片更均匀的插入金属粉体的空隙，同时通过保压使石墨烯纳米片较为紧密的贴附在金属粉体颗粒表面，实现石墨烯纳米片和金属粉体更均匀地混合，由此制备得到的石墨烯改性金属复合材料，石墨烯纳米片呈均匀的单分散状态分散在金属基体中，复合材料内部组织结构更均匀、致密，材料的断裂韧性和导热性能均有显著提升。

所述金属粉体可以包括但不限于纯铝、纯钛、铝合金、铜合金、钢铁、钛合金、镁合金以及它们的组合。

所述金属粉体的形状优选为球形颗粒，球形颗粒易于分散。所述金属材料的粒径优选为10微米～150微米，更优选为20微米～70微米。该粒径范围可以使石墨烯改性金属复合材料内部组织更致密，更有利于金属粉体与石墨烯纳米片之间的均匀混合以及相互配合的提高石墨烯改性金属复合材料的抗拉强度和导热性能。

所述金属粉体由金属分散液进行干燥处理得到。

干燥所述金属分散液的步骤可以为对所述金属分散液进行加热处理，所述加热的温度可以为25℃～80℃。所述干燥处理后得到的所述金属粉体的含水量在1％以下。

所述金属分散液为包含金属材料、第一分散剂和第一溶剂的分散系。

所述第一分散剂可以是任意的有助于所述金属材料进行分散的试剂，例如通过增加颗粒之间的排斥力，以克服金属颗粒之间范德华力所引起的团聚。所述第一分散剂包括但不限于，氯化钠、硅酸钠、碳酸钠、磷酸钠(如(NaPO₃)₆)等无机分散剂(电解质)；柠檬酸钠、柠檬酸铵、乙二胺四乙酸钠(EDTA)、二乙酸钠(HEDTA)、三乙醇胺等有机小分子分散剂；聚丙烯酰胺、聚甲基丙烯酸铵、聚甲基丙烯酸、聚丙烯酸及其钠盐、羟甲基纤维素、甲基纤维素、聚乙烯醇、聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮、聚氧化乙烯、海藻酸钠、聚乙烯亚胺等高分子分散剂。优选地，所述第一分散剂包括聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸铵中的一种或多种。更优选地，所述第一分散剂为聚乙烯醇。

所述第一溶剂为水和/或乙醇。

所述金属分散液的制备方法包括：将金属材料添加至第一分散剂和第一溶剂中进行分散。所述金属材料、所述第一溶剂和所述第一分散剂的添加顺序不限。在一实施例中，先将所述金属材料分散至所述第一溶剂以形成溶液，再添加所述第一分散剂形成稳定的分散液。在又一实施例中，将所述金属材料和所述第一分散剂同时添加至所述第一溶剂中进行分散。在一优选实施例中，将所述第一分散剂溶解在所述第一溶剂中形成溶液，再向其中加入所述金属材料。分散的方式也不限，可以任意的选择机械搅拌、超声震荡等本领域习知的分散方式。所述分散的时间可以根据金属材料的粒径以及添加量进行确定，在一实施例中，所述分散时间为1小时～3小时。

上述金属分散液的制备方法中所述金属材料、所述第一溶剂和所述第一分散剂的比例关系不限，以利于金属材料的分散为目的。

所述石墨烯纳米片分散液可以为含石墨烯纳米片和第二分散剂的分散系。

所述石墨烯纳米片可以是机械剥离或者液相剥离制得的石墨烯纳米片、氧化石墨烯纳米片、氧化还原石墨烯纳米片、掺杂石墨烯纳米片或功能化石墨烯纳米片。

所述掺杂石墨烯纳米片中部分碳原子被IIIA族、VA族元素、V族元素中的一种或多种元素取代，所述掺杂元素优选为N。

所述功能化石墨烯纳米片为通过有机物进行修饰的石墨烯纳米片，所述功能化石墨烯纳米片表面含有C＝O、COOH、-OH或C-O-C的含氧官能团，可有效提升石墨烯及基质间的结合强度及兼容性。

优选的，所述石墨烯纳米片为所述功能化石墨烯纳米片。

所述石墨烯纳米片的层数可以为1层～5层，片径为20微米～50微米。

所述石墨烯纳米片可以采用市售的石墨烯通过本领域技术人员习知的工艺制备得到，例如通过机械剥离或者液相剥离制得层数为1层～5层的石墨烯纳米片、通过化学掺杂法得到掺杂石墨烯纳米片、通过热氧化法或化学氧化法得到功能化石墨烯纳米片。

所述第二分散剂可以包括水、乙醇、甲醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮中的一种或多种。

在一优选实施例中，所述石墨烯纳米片分散液还包括界面活性剂。所述界面活性剂的种类并无特别限制，可为阴离子型、阳离子型、非离子型界面洁性剂或其组合。所述界面活性剂的作用为使所述石墨烯纳米片分散液中的所述石墨烯纳米片分散为单个石墨烯纳米片，避免多个石墨烯纳米片的堆叠。

所述石墨烯纳米片分散液的制备方法包括：将所述石墨烯纳米片添加至所述第二分散剂中进行分散。分散的方式不限，可以任意的选择机械搅拌、超声震荡等本领域习知的分散方式。所述分散的时间可以根据石墨烯纳米片的片径、层数以及添加量进行确定。

在一实施例中，所述石墨烯纳米片分散液的制备方法包括：

S12，将所述石墨烯纳米片添加至所述第二分散剂中，高速搅拌进行混合，至形成一均匀的混合溶液；以及

S14，将所述混合溶液进行超声波处理。

步骤S12中，所述高速搅拌的搅拌速度可以为1000r/min～1200r/min，搅拌时间可以根据石墨烯纳米片的层数、片径、氧含量以及添加量进行确定。在一实施例中，所述搅拌时间为30min～60min。所述高速搅拌在所述高速分散搅拌器中进行。

步骤S14中，所述超声波处理，即利用超声波在液体中的空化效应，使所述混合溶液中的所述石墨烯纳米片分散。所述超声波处理可采用超声细胞粉碎机进行。

步骤12进一步还包括，向所述第二分散剂中加入所述界面活性剂，使所述石墨烯纳米片、所述第二分散剂和所述界面活性剂一起混合。

所述石墨烯纳米片分散液中所述石墨烯纳米片的质量百分含量可以为0.1％～1.5％以及它们之间的任意值，例如包括0.2％、0.3％、0.4％、0.5％、0.6％、0.7％、0.8％、0.9％、1％、1.1％、1.2％、1.3％、1.4％、1.5％。

所述第二分散剂和所述界面活性剂的质量百分含量无特别限制，以利于石墨烯纳米片的分散为目的。

所述压射比压可以为10MPa～40MPa以及它们之间的任意值，例如12MPa、16MPa、17MPa、18MPa、19MPa、20MPa、22MPa、25MPa、28MPa、30MPa、32MPa、35MPa、38MPa。所述压射速度可以为0.5m/s～4m/s以及它们之间的任意值，例如0.6m/s、0.8m/s、1m/s、1.5m/s、1.8m/s、2m/s、2.2m/s、2.5m/s、2.8m/s、3m/s、3.2m/s、3.5m/s、3.8m/s。所述保压时间可以为20s～240s以及它们之间的任意值，例如30s、40s、50s、60s、70s、80s、90s、100s、110s、120s、130s、140s、150s、160s、170s、180s、190s、200s、210s、220s、230s。

在一优选实施例中，所述压力铸造机的压射比压为20MPa～30MPa，所述压力铸造机的压射速度为1m/s～3m/s。控制所述压力铸造机的压射比压和压射速度使石墨烯纳米片更均匀的插入金属粉体的空隙中。

所述压射比压、所述压射速度以及所述保压时间相互配合，使得石墨烯改性金属复合材料内部组织结构更均匀、致密，材料的抗拉强度和导热性能更优异。超出所述压射比压、所述压射速度以及所述保压时间范围内的制备方法，会导致石墨烯改性金属复合材料内部组织结构不够均匀或不够致密，从而影响材料的抗拉强度和导热性能。

步骤S20中，干燥所述混合物的温度可以为40℃～60℃。

步骤S30中，所述石墨烯金属混合粉体成型的方法可以钢模成型或者冷等静压成型。钢模成型的成型压力为50MPa～300MPa。冷等静压成型压力为50MPa～300MPa。钢模成型或冷等静压的成型压力本领域技术人员可以根据不同的金属种类进行常规调整。

所述烧结方法可以为常压烧结、热压烧结、气压烧结或热等静压工艺烧结中的任一种。在一实施例中，所述烧结为在真空环境下进行，烧结温度为550℃～1250℃，烧结时间为2小时至3小时。烧结温度和烧结时间本领域技术人员可以根据不同的金属种类进行常规调整。

本发明实施例还提供一种由所述的石墨烯改性金属复合材料的制备方法得到的石墨烯改性金属复合材料。

本发明实施例进一步提供包含所述石墨烯改性金属复合材料的制件。

以下为具体实施例。以下实施例中所用试剂均可从市场常规购得。

实施例1

(1)提供金属分散液

金属材料：粒径为30微米～60微米的球形纯铝粉，氧含量为800ppm。第一溶剂：去离子水。第一分散剂：聚乙烯醇。

将2g聚乙烯醇在198g温度为95℃的去离子水中搅拌1小时，使其充分溶解并放置至室温；将100g粒径为30微米～60微米的球形铝粉加入聚乙烯醇水溶液中，机械搅拌混合均匀，混合时间为3h，得到球形纯铝粉分散液，静置后倒出上层清液。

(2)制备金属粉体

将步骤(1)中除去大部分分散剂后的金属分散液放入烘箱中进行干燥，烘箱的温度设为60℃，得到含水量小于1％的球形纯铝粉体。

(3)提供石墨烯纳米片分散液

石墨烯纳米片：层数为1层～5层，片径为20微米～50微米。该石墨烯纳米片由本领域技术人员通过习知的工艺制备得到。

第二溶剂：N,N-二甲基甲酰胺。

将1g石墨烯纳米片加入99g N,N-二甲基甲酰胺中，利用高速分散搅拌器进行机械搅拌，搅拌速度为1200r/min，搅拌时间为50min，然后利用超声细胞粉碎机进行超声处理50min。

(4)将纯铝粉体装入压力铸造机的型腔中填满，将石墨烯纳米片分散液倒入压力铸造机的压室，压力铸造机的压射比压设为10MPa，压射速度设为0.5m/s，保压时间设为1min，开启压力铸造机，使其工作，在压射作用下石墨烯纳米片分散液进入压力铸造机的型腔与纯铝粉体混合。压力铸造机停止工作后，取出混合物，在干燥箱中60℃条件下干燥得到石墨烯金属混合粉体。

(5)将步骤(4)中的石墨烯金属混合粉体通过冷等静压成型得到预制坯体，冷等静压的压力为200MPa。

(6)将成型的预制坯体进行真空烧结，烧结温度为550℃，烧结时间为2小时，真空度为10^-2Pa，制成石墨烯改性铝基复合材料。

实施例1制备得到的石墨烯改性铝基复合材料的扫描电镜照片如图2所示，从图中可以看出，石墨烯纳米片呈均匀的单分散状态紧贴在铝粉颗粒表面。该石墨烯改性铝基复合材料内部组织结构均匀且致密。

实施例2

与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于，压射比压为20MPa。实施例3

与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于，压射比压为30MPa。

实施例4

与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于，压射比压为40MPa。

实施例5

与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于，压射比压为30MPa，压射速度为1m/s。

对制备的石墨烯改性铝基复合材料进行性能测定，结果如下表1所示。

实施例6

与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于，压射比压为30MPa，压射速度为2m/s。

实施例7

与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于，压射比压为30MPa，压射速度为3m/s。

实施例8

与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于，压射比压为30MPa，压射速度为4m/s。

实施例9

与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于，压射比压为30MPa，压射速度为3m/s，保压时间为20s。

实施例10

与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于，压射比压为30MPa，压射速度为3m/s，保压时间为240s。

实施例11

与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于，金属粉末为纯钛，烧结温度为900℃，真空度为10^-3Pa。

将0.75g石墨烯纳米片加入75g N,N-二甲基甲酰胺中，其余步骤相同。

实施例12

与实施例1的制备方法基本相同，不同之处在于，金属粉末为纯钛316L不锈钢粉，烧结温度为1250℃，真空度为10^-3Pa。

将0.5g石墨烯纳米片加入50g N,N-二甲基甲酰胺中，其余步骤相同。

对比例1

本对比例与实施例1的区别在于，本对比例将实施例1步骤(1)和步骤(2)制得的纯铝粉体和石墨烯纳米片分散液装入球磨机进行球磨，球磨转速200～600rpm，球料比为(2～15):1，球磨混合物进行在干燥箱中60℃条件下干燥得到石墨烯铝混合粉体，球磨得到的石墨烯铝混合粉体采用和实施例1相同的步骤(5)和步骤(6)进行成型和烧结。

对比例2

本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于，压射比压为5MPa，压射速度0.3m/s，保压时间为30s。

对比例3

本对比例与实施例1基本相同，区别仅在于，压射比压为50MPa，压射速度8m/s。

对比例4

本对比例与实施例11基本相同，区别仅在于，压射比压为50MPa，压射速度8m/s。

对比例5

本对比例与实施例12基本相同，区别仅在于，压射比压为50MPa，压射速度8m/s。

实施例1～12以及对比例1～3的制备方法中的原料、压射比压、压射速度和保压时间等工艺参数如下表1：

表1

对实施例1～12以及对比例1～5制备的石墨烯改性金属复合材料进行抗拉强度和热导率的性能测试，其中抗拉强度按照GB/T228.1-2010标准测试，热导率按照ASTME1269-11标准测比热容、GB/T22588-2008标准测导热系数、GB/T3850-2015标准测密度，再由比热容、导热系数和密度3个数据相乘得到。各实施例和对比例均在相同条件下进行，结果如下表2所示。

表2石墨烯改性金属复合材料的性能

从表2可以看出，与对比例中采用球磨混合工艺制备的石墨烯改性金属复合材料相比，通过本发明实施例的制备方法得到的石墨烯改性金属复合材料在抗拉强度和导热性能方面均表现更优异。并且，通过实验发现，压射比压、压射速度和保压时间需要控制在合适的范围内，压射比压和压射速度过高或过低都不利于提高石墨烯改性金属复合材料的抗拉强度和热导率。保压时间越长，石墨烯改性金属复合材料的抗拉强度和热导率性能越好，但超过一定时间后随保压时间的增长性能不再提升，而且保压时间太长会降低生产效率。另外，压射比压、压射速度和保压时间之间存在相互配合的关系，任何一个变化，都会影响石墨烯改性金属复合材料的抗拉强度和热导率。在本发明实施例1～12中，实施例10的石墨烯铝基复合材料的综合性能最佳。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种石墨烯改性金属复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

提供金属粉体和石墨烯纳米片分散液，所述石墨烯纳米片分散液包括石墨烯纳米片，所述金属粉体和所述石墨烯纳米片的质量比为(100～1000):1；

将所述金属粉体置于压力铸造机的型腔中，所述石墨烯纳米片分散液置于压力铸造机的压室，在压射作用下，使所述石墨烯纳米片分散液进入压力铸造机的型腔与所述金属粉体混合，混合物干燥得石墨烯金属混合粉体，其中，压力铸造机的压射比压为10MPa～40MPa，压射速度为0.5m/s～4m/s，保压时间为20s～240s；以及

将所述石墨烯金属混合粉体成型、烧结。

2.根据权利要求1所述的石墨烯改性金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述压力铸造的压射比压为20MPa～30MPa，所述压力铸造机的压射速度为1m/s～3m/s。

3.根据权利要求1所述的石墨烯改性金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属粉体由金属分散液进行干燥处理得到，所述金属分散液为包含金属材料、第一分散剂和第一溶剂的分散系，所述第一分散剂包括聚乙二醇、聚乙烯醇、聚丙烯酸铵中的一种或多种，所述第一溶剂为水和/或乙醇。

4.根据权利要求1所述的石墨烯改性金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯纳米片分散液为包含石墨烯纳米片和第二分散剂的分散系，所述第二分散剂包括水、乙醇、甲醇、异丙醇、N,N-二甲基甲酰胺和N-甲基-2-吡咯烷酮中的一种或多种。

5.根据权利要求4所述的石墨烯改性金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯纳米片分散液还包括界面活性剂。

6.根据权利要求1所述的石墨烯改性金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述金属粉体粒径为10微米～150微米，所述金属粉体的氧含量为1000ppm以下。

7.根据权利要求1所述的石墨烯改性金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯纳米片的层数为1层～5层，片径为5微米～50微米。

8.根据权利要求1所述的石墨烯改性金属复合材料的制备方法，其特征在于，所述石墨烯纳米片分散液中所述石墨烯纳米片质量百分含量为0.5％～2％。

9.一种由权利要求1～8任一项所述的石墨烯改性金属复合材料的制备方法得到的石墨烯改性金属复合材料。

10.包含权利要求9所述石墨烯改性金属复合材料的制件。

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