CN117524587A - 一种高强高导石墨烯/铜复合线材的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高强高导石墨烯/铜复合线材的制备方法，该方法包括：一、称取氧化石墨烯和铜金属粉末原料；二、将氧化石墨烯溶于乙醇中超声分散得到前驱液；三、对前驱液与铜金属粉末进行球磨并烘干，经还原得到rGO/Cu复合粉末；四、将rGO/Cu复合粉末放电等离子烧结后切割成rGO/Cu圆柱，与无氧铜管酸洗后组装；五、通体旋锻加工和冷拉拔得到石墨烯/铜复合线材。本发明采用湿磨混合结合衬管旋锻、冷拉拔大塑性变形工艺，避免了退火及热挤压导致晶粒长大削弱线材强度，获得力学性能与电学性能协同强化的石墨烯/铜复合线材，且塑性较好，无断芯现象，质量稳定，制备周期短，适用于电路、新能源汽车和大功率电缆等领域。
Description
技术领域
本发明属于高强高导合金线材加工技术领域，具体涉及一种高强高导石墨烯/铜复合线材的制备方法。
背景技术
铜基导线因其较高的导电性和良好的加工性能，而广泛应用于电子器件中。然而，传统铜基导线的力学性能和导电性已达到极限，限制了其在电路、新能源汽车和大功率电缆等领域的进一步应用。石墨烯是一种由碳原子通过sp2杂化轨道结合形成的具有六边形点阵结构的二维层状纳米材料。因其具有高导热率5300W/(m·K)、高载流子迁移率15000cm2/(V·s)、高比表面积(≈2600m2g-1)和高强度(达130GPa)等特点，成为铜基复合材料的理想增强相。在铜基体中引入石墨烯增强相，有望在保持铜基体较高导电率的前提下，获得较高的强度。
近几年，通过新型制备技术在复合材料中实现石墨烯的优异性能是目前重要发展方向。然而，由于石墨烯易团聚，以及石墨烯与铜界面结合强度较差，使得石墨烯/铜复合材料的性能远达不到预期值。为了解决这些问题，研究人员一直尝试以各种方式改善分散性和界面结合性，但不同方法在解决其中一个问题的同时往往会引入新的问题。比如，化学气相沉积法(CVD)可使得石墨烯涂层与铜颗粒界面紧密结合，但由于CVD过程处于高温环境下，铜颗粒会熔化并长大，这导致石墨烯分布不均匀，石墨烯片层间电子散射效应增加。采用分子级混合工艺制备的纳米金属颗粒修饰的石墨烯可有效改善其分散性和界面结合性，但此制备工艺复杂难以精确控制，过程中易引入其它杂质相，且产量较少，无法实现大规模量产等问题限制了其工业化应用。此外，石墨烯与铜为异质材料，无合金固溶体及金属间化合物，因此所制备的复合材料加工过程中易产生缺陷导致塑性较差。目前，石墨烯铜复合线材的制备工艺皆为热压烧结为复合块材，而后经过热挤压变形为复合棒材，最后经过旋锻拉拔工艺和中间退火等工艺加工为线材。其中在热挤压过程引入中间退火会使得铜晶粒显著长大，导致复合材料力学性能提升不显著。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种高强高导石墨烯/铜复合线材的制备方法。该方法采用湿磨混合结合衬管旋锻、冷拉拔大塑性变形工艺，在获得较细丝径Cu-rGO/Cu复合线材的同时，使得复合线材具有高强度和高韧性，并保持良好的导电性，解决了现有技术石墨烯/铜复合线材制备过程中石墨烯易团聚、铜晶粒易长大而影响复合材料力学性能的难题。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：一种高强高导石墨烯/铜复合线材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、原料称取：分别称取氧化石墨烯和铜金属粉末作为原料；
步骤二、石墨烯预分散：将步骤一中称取的氧化石墨烯溶于乙醇溶剂中，并在超声波震荡的条件下进行超声分散，得到前驱液；
步骤三、湿磨混合：利用行星球磨机对步骤二中制备的前驱液与步骤一中称取的铜金属粉末进行球磨，然后将球磨罐敞开放入烘干箱中烘干，得到氧化石墨烯/氧化铜复合粉末，记为GO/CuO复合粉末，将GO/CuO粉末在氩气与氢气的混合气氛下进行还原，得到还原氧化石墨烯/铜复合粉末，记为rGO/Cu复合粉末；
步骤四、放电等离子烧结和切块酸洗：将步骤三制备的rGO/Cu复合粉末装入石墨烯模具中，经放电等离子烧结得到rGO/Cu复合块体，然后将rGO/Cu复合块体切割成的rGO/Cu圆柱，同时截取无氧铜管，再将rGO/Cu圆柱和无氧铜管一并放入酸洗液中酸洗除去表面氧化层，并将酸洗后的rGO/Cu圆柱装入酸洗后的无氧铜管中，得到Cu-rGO/Cu复合材料；
步骤五、旋锻拉拔：将步骤四中制备的Cu-rGO/Cu复合材料进行通体旋锻加工至横截面直径为Φ4mm，然后进行冷拉拔，得到横截面尺寸为Φ1mm的石墨烯/铜复合线材；所述石墨烯/铜复合线材的强度为430MPa以上，电导率为94％ IACS以上。
本发明先采用湿磨混合结合SPS烧结得到rGO/Cu复合块体，然后进行衬管旋锻和冷拉拔，使得石墨烯/铜复合线材内部芯丝更加致密，减小了空隙和缺陷对电子的散射；同时，rGO的均匀分散抑制了基体Cu晶粒的长大，使得复合线材的晶粒尺寸更小，可容许更多位错堆积，导致变形抗力增加，复合线材的强度显著上升。此外，石墨烯/铜复合线材中通过rGO构建氧桥接的界面键合，提高了石墨烯/铜复合线材中复合界面结合强度，当复合线材受到外界应力而发生塑性变形时，部分载荷会传递到基体中的rGO上，基体中的rGO被扭转拉伸，载荷传递机制增强，进一步增强复合线材的强度。因此，本发明采用衬管旋锻工艺制备的石墨烯/铜复合线材的综合性能优异，材料的界面强化、细晶强化效果显著，为高强高导石墨烯增强铜基复合线材的制备提供了新的思路。
上述的一种高强高导石墨烯/铜复合线材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述原料中氧化石墨烯的质量百分数为0.03％～0.12％，铜金属粉末的质量百分数为99.88％～99.97％。通过控制原料中各组分的质量百分数，探讨原料尤其是氧化石墨烯含量变化对其在复合块体中分散均匀性的影响，进而对比其对复合块体机械性能和物理性能的影响，获得较优的氧化石墨烯掺量。
上述的一种高强高导石墨烯/铜复合线材的制备方法，其特征在于，步骤二中将氧化石墨烯溶于乙醇溶剂中，并在超声波震荡的条件下进行超声分散20min。
上述的一种高强高导石墨烯/铜复合线材的制备方法，其特征在于，步骤三中所述球磨的转速为200rpm，时间为2h，烘干的时间为24h；所述混合气氛中氩气的体积百分含量为92％，氢气的体积百分含量为8％，且混合气氛的流量为1L/min。
上述的一种高强高导石墨烯/铜复合线材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述石墨烯模具的直径为30mm；所述放电等离子烧结的条件为：在45MPa的压力下以100℃/min的加热速率升温至900℃并烧结10min；所述rGO/Cu圆柱的直径为10mm，无氧铜管的外径d＝15mm，壁厚S＝1.3mm，长度为30cm；所述酸洗液由质量浓度为65.0％～68.0％的硝酸与水按照25:75的体积比组成。
上述的一种高强高导石墨烯/铜复合线材的制备方法，其特征在于，步骤五中所述通体旋锻加工的过程为：将Cu-rGO/Cu复合材料进行21～26道次通体旋锻，且单道次加工率为5％～15％；所述冷拉拔的过程为：将通体旋锻加工后的Cu-rGO/Cu复合材料进行20～23道次拉拔，且单道次加工率为5％～15％。本发明通过上述多道次通体旋锻有效提高Cu-rGO/Cu复合材料中经SPS烧结后rGO/Cu复合块体的致密度，以实现其内部的强冶金结合；并利用上述冷拉拔过程中的剪切力有效改善氧化石墨烯在线材中的分散均匀性，同时细化晶粒，实现对石墨烯/铜复合线材微观结构及性能的影响。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
1、本发明先采用湿磨混合工艺实现石墨烯在铜基体中的均匀分散，然后经放SPS电等离子烧结得到rGO/Cu复合块体，并将其切割后装入铜管中，经衬管旋锻、冷拉拔大塑性变形加工制备石墨烯/铜复合线材，由于线材制备过程中未经过退火及热挤压过程，避免了退火及热挤压导致的晶粒长大而使线材强度大幅衰减的问题，在获得较细丝径Cu-rGO/Cu复合线材的同时，使得复合线材具有高强度和高韧性，并保持良好的导电性，获得力学性能与电学性能协同强化的石墨烯/铜复合线材。
2、本发明采用的原料湿磨混合工艺过程简单可控，对设备要求低，适宜实现工业化大规模生产。
3、本发明采用衬管旋锻工艺，实现了块体到线材的连续化生产，该工艺过程简单，无需中间退火或热挤压，突破了常规热挤压过程中晶粒显著长大，性能退化的限制，并缩短制备周期，提高了加工效率，可推广适用于难变形金属如镁、铝等合金。
4、本发明制备方法的设计思路新颖，从避免晶粒长大的角度出发，通过简单工艺即可实现Cu-rGO/Cu复合线材的电导和强度的突破，且加工性能优异，塑性较好，无断芯现象发生，质量稳定，大大降低了废品率，为石墨烯增强铜基复合线材的批量化生产提供新途径。
5、本发明制备的石墨烯/铜复合线材的强度为430MPa以上，电导率为94％IACS以上，适用于电路、新能源汽车和大功率电缆等领域。
下面通过附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的详细描述。
附图说明
图1为本发明制备方法的工艺流程图。
图2为本发明实施例1～6采用的氧化石墨烯的扫描电镜图。
图3为本发明实施例1～4制备的rGO/Cu复合块体的低倍和高倍金相组织对比图。
图4a为本发明实施例1～4制备的rGO/Cu复合块体的应力-应变曲线图。
图4b为本发明实施例1～4制备的rGO/Cu复合块体的抗拉强度图。
图4c为本发明实施例1～4制备的rGO/Cu复合块体的导电率图。
图5为本发明实施例5～6制备的石墨烯/铜复合线材的横、纵截面金相组织对比图。
图6a为本发明实施例5～6的石墨烯/铜复合线材的屈服强度图。
图6b为本发明实施例5～6的石墨烯/铜复合线材的导电率图。
具体实施方式
实施例1
如图1所示，本实施例包括以下步骤：
步骤一、原料称取：分别称取2mL浓度为6mg/mL的氧化石墨烯和40g铜金属粉末作为原料；
步骤二、石墨烯预分散：将步骤一中称取的氧化石墨烯溶于200mL乙醇溶剂中，并在超声波震荡的条件下进行超声分散20min，得到前驱液；
步骤三、湿磨混合：利用行星球磨机对步骤二中制备的前驱液与步骤一中称取的铜金属粉末以200rpm的转速进行球磨2h，然后将球磨罐敞开放入烘干箱中烘干24h，得到氧化石墨烯/氧化铜复合粉末，记为GO/CuO复合粉末，将GO/CuO粉末置于由体积百分含量为92％的氩气与体积百分含量为8％的氢气组成的混合气氛下，混合气氛的流量为1L/min，在500℃进行还原2h，得到还原氧化石墨烯/铜复合粉末，记为rGO/Cu复合粉末；
步骤四、放电等离子烧结和切块酸洗：将步骤三制备的rGO/Cu复合粉末装入直径为30mm的石墨烯模具中，在45MPa的压力下以100℃/min的加热速率升温至900℃并烧结10min完成放电等离子烧结，得到rGO/Cu复合块体，然后将rGO/Cu复合块体切割成直径为10mm的rGO/Cu圆柱，同时截取外径d＝15mm、壁厚S＝1.3mm、长度为30cm的无氧铜管，再将rGO/Cu圆柱和无氧铜管一并放入由质量浓度为65.0％～68.0％的硝酸与水按照25:75的体积比组成的酸洗液中酸洗除去表面氧化层，并将酸洗后的rGO/Cu圆柱装入酸洗后的无氧铜管中，得到Cu-rGO/Cu复合材料；
步骤五、旋锻拉拔：将步骤四中制备的Cu-rGO/Cu复合材料进行通体旋锻加工至横截面直径为Φ4mm，通体旋锻的道次数为21次，且单道次加工率为10％，然后进行冷拉拔，冷拉拔的道次数为25次，且单道次加工率为10％，得到横截面尺寸为Φ1mm的石墨烯/铜复合线材。
经检测，本实施例制备的石墨烯/铜复合线材的强度为430MPa，电导率为95％IACS。
实施例2
本实施例与实施例1的不同之处为：步骤一中称取4mL浓度为6mg/mL的氧化石墨烯和40g铜金属粉末作为原料。
经检测，本实施例制备的石墨烯/铜复合线材的强度为432MPa，电导率为95％IACS。
实施例3
本实施例与实施例1的不同之处为：步骤一中称取6mL浓度为6mg/mL的氧化石墨烯和40g铜金属粉末作为原料。
经检测，本实施例制备的石墨烯/铜复合线材的强度为435MPa，电导率为96％IACS。
实施例4
本实施例与实施例1的不同之处为：步骤一中称取8mL浓度为6mg/mL的氧化石墨烯和40g铜金属粉末作为原料。
经检测，本实施例制备的石墨烯/铜复合线材的强度为434MPa，电导率为96％IACS。
图2为本发明实施例1～6采用的氧化石墨烯的扫描电镜图，从图2可以看出，该氧化石墨烯呈单层或少层透明薄片状分布，表面光滑边缘有少许褶皱，且氧化石墨烯比表面积较大；从图2中氧化石墨烯所示形貌特点分析认为，铜颗粒可以沉积在氧化石墨烯表面或嵌入氧化石墨烯片层之间，使得氧化石墨烯成为其一个很好的载体，提升后续的界面结合力。
图3为本发明实施例1～4制备的rGO/Cu复合块体的低倍和高倍金相组织对比图，其中，图3中的(a)和(b)分别为实施例1制备的rGO/Cu复合块体的低倍和高倍金相组织，(c)和(d)分别为实施例2制备的rGO/Cu复合块体的低倍和高倍金相组织，(e)和(f)分别为实施例3制备的rGO/Cu复合块体的低倍和高倍金相组织，(g)和(h)分别为实施例4制备的rGO/Cu复合块体的低倍和高倍金相组织，将(a)、(c)、(e)和(g)及(b)、(d)、(f)和(h)对比可以看出，还原氧化石墨烯在铜基体中分散性良好，并无大面积堆叠，但随着氧化石墨烯含量的增加，还原氧化石墨烯的分散性降低，黑色团聚相区域面积增大，说明超声分散及行星球磨均可有效改善氧化石墨烯的分散均匀性，但当氧化石墨烯含量过高时，由于氧化石墨烯片层的比表面积较大，在范德华力的吸引下易团聚，从而降低氧化石墨烯的分散均匀性。因此，通过在加工工艺相同条件下需选择适当含量的氧化石墨烯才能有效改善其分散性。
图4a为本发明实施例1～4制备的rGO/Cu复合块体的应力-应变曲线图，图4b为本发明实施例1～4制备的rGO/Cu复合块体的抗拉强度图，图4c为本发明实施例1～4制备的rGO/Cu复合块体的导电率图，从图4a～图4c可知，随着rGO/Cu复合块体中加入的GO含量的增加，rGO/Cu复合块体的抗拉强度和电导率均先增大后减小，其中，当实施例3中GO的质量含量为0.09％时，rGO/Cu复合块体的抗拉强度及电导率最高，分别为396MPa、93％IACS，其抗拉强度较纯铜(204MPa)提高约95％，电导率相较纯铜仅下降7％。
综上，本发明中GO的质量含量为0.09％时，rGO/Cu复合块体的抗拉强度及电导率最高，且其中的还原氧化石墨烯分散性较好，在此基础上可进一步对比不同加工工艺下(包括不同旋锻及拉拔道次)复合线材的综合性能。
实施例5
如图1所示，本实施例包括以下步骤：
步骤一、原料称取：分别称取6mL浓度为6mg/mL的氧化石墨烯和40g铜金属粉末作为原料；
步骤二、石墨烯预分散：将步骤一中称取的氧化石墨烯溶于200mL乙醇溶剂中，并在超声波震荡的条件下进行超声分散20min，得到前驱液；
步骤三、湿磨混合：利用行星球磨机对步骤二中制备的前驱液与步骤一中称取的铜金属粉末以200rpm的转速进行球磨2h，然后将球磨罐敞开放入烘干箱中烘干24h，得到氧化石墨烯/氧化铜复合粉末，记为GO/CuO复合粉末，将GO/CuO粉末置于由体积百分含量为92％的氩气与体积百分含量为8％的氢气组成的混合气氛下，混合气氛的流量为1L/min，在500℃进行还原2h，得到还原氧化石墨烯/铜复合粉末，记为rGO/Cu复合粉末；
步骤四、放电等离子烧结和切块酸洗：将步骤三制备的rGO/Cu复合粉末装入直径为30mm的石墨烯模具中，在45MPa的压力下以100℃/min的加热速率升温至900℃并烧结10min完成放电等离子烧结，得到rGO/Cu复合块体，然后将rGO/Cu复合块体切割成直径为10mm的rGO/Cu圆柱，同时截取外径d＝15mm、壁厚S＝1.3mm、长度为30cm的无氧铜管，再将rGO/Cu圆柱和无氧铜管一并放入由质量浓度为65.0％～68.0％的硝酸与水按照25:75的体积比组成的酸洗液中酸洗除去表面氧化层，并将酸洗后的rGO/Cu圆柱装入酸洗后的无氧铜管中，得到Cu-rGO/Cu复合材料；
步骤五、旋锻拉拔：将步骤四中制备的Cu-rGO/Cu复合材料进行21道次通体旋锻加工，每道次通体旋锻加工后Cu-rGO/Cu复合材料的直径依次为：Ф12.5mm、Ф12.0mm、Ф11.5mm、Ф11.0mm、Ф10.5mm、Ф10.0mm、Ф9.5mm、Ф9.0mm、Ф8.6mm、Ф8.2mm、Ф7.8mm、Ф7.4mm、Ф7.0mm、Ф6.6mm、Ф6.2mm、Ф5.8mm、Ф5.4mm、Ф5.0mm、Ф4.8mm、Ф4.2mm、Ф4.0mm，最终得到直径为Ф4.0mm的Cu-rGO/Cu复合棒材，然后将Cu-rGO/Cu复合棒材进行20道次冷拉拔，每道次冷拉拔后Cu-rGO/Cu复合棒材的直径依次为：Ф3.80mm、Ф3.65mm、Ф3.55mm、Ф3.40mm、Ф3.20mm、Ф3.13mm、Ф2.95mm、Ф2.80mm、Ф2.75mm、Ф2.68mm、Ф2.40mm、Ф2.20mm、Ф2.00mm、Ф1.90mm、Ф1.76mm、Ф1.59mm、Ф1.45mm、Ф1.30mm、Ф1.15mm、Ф1.00mm，最终得到直径为Ф1.00mm的石墨烯/铜复合线材。
经检测，本实施例制备的石墨烯/铜复合线材的强度为433MPa，电导率为94％IACS。
实施例6
如图1所示，本实施例包括以下步骤：
步骤一、原料称取：分别称取6mL浓度为6mg/mL的氧化石墨烯和40g铜金属粉末作为原料；
步骤二、石墨烯预分散：将步骤一中称取的氧化石墨烯溶于200mL乙醇溶剂中，并在超声波震荡的条件下进行超声分散20min，得到前驱液；
步骤三、湿磨混合：利用行星球磨机对步骤二中制备的前驱液与步骤一中称取的铜金属粉末以200rpm的转速进行球磨2h，然后将球磨罐敞开放入烘干箱中烘干24h，得到氧化石墨烯/氧化铜复合粉末，记为GO/CuO复合粉末，将GO/CuO粉末置于由体积百分含量为92％的氩气与体积百分含量为8％的氢气组成的混合气氛下，混合气氛的流量为1L/min，在500℃进行还原2h，得到还原氧化石墨烯/铜复合粉末，记为rGO/Cu复合粉末；
步骤四、放电等离子烧结和切块酸洗：将步骤三制备的rGO/Cu复合粉末装入直径为30mm的石墨烯模具中，在45MPa的压力下以100℃/min的加热速率升温至900℃并烧结10min完成放电等离子烧结，得到rGO/Cu复合块体，然后将rGO/Cu复合块体切割成直径为10mm的rGO/Cu圆柱，同时截取外径d＝15mm、壁厚S＝1.3mm、长度为30cm的无氧铜管，再将rGO/Cu圆柱和无氧铜管一并放入由质量浓度为65.0％～68.0％的硝酸与水按照25:75的体积比组成的酸洗液中酸洗除去表面氧化层，并将酸洗后的rGO/Cu圆柱装入酸洗后的无氧铜管中，得到Cu-rGO/Cu复合材料；
步骤五、旋锻拉拔：将步骤四中制备的Cu-rGO/Cu复合材料进行26道次通体旋锻加工，每道次通体旋锻加工后Cu-rGO/Cu复合材料的直径依次为：Ф12.5mm、Ф12.0mm、Ф11.5mm、Ф11.0mm、Ф10.5mm、Ф10.0mm、Ф9.5mm、Ф9.0mm、Ф8.6mm、Ф8.2mm、Ф7.8mm、Ф7.4mm、Ф7.0mm、Ф6.6mm、Ф6.2mm、Ф5.8mm、Ф5.4mm、Ф5.0mm、Ф4.8mm、Ф4.50mm、Ф4.2mm、Ф4.0mm、Ф3.80mm、Ф3.60mm、Ф3.40mm、Ф3.20mm，最终得到直径为Ф3.20mm的Cu-rGO/Cu复合棒材，然后将Cu-rGO/Cu复合棒材进行23道次冷拉拔，每道次冷拉拔后Cu-rGO/Cu复合棒材的直径依次为：Ф3.13mm、Ф2.95mm、Ф2.80mm、Ф2.75mm、Ф2.68mm、Ф2.40mm、Ф2.20mm、Ф2.00mm、Ф1.90mm、Ф1.76mm、Ф1.59mm、Ф1.45mm、Ф1.30mm、Ф1.15mm、Ф1.00mm、Ф0.97mm、Ф0.92mm、Ф0.88mm、Ф0.83mm、Ф0.79m、Ф0.75mm、Ф0.71mm、Ф0.67mm，最终得到直径为Ф0.67mm的石墨烯/铜复合线材。
经检测，本实施例制备的石墨烯/铜复合线材的强度为438MPa，电导率为95％IACS。
图5为本发明实施例5～6制备的石墨烯/铜复合线材的横、纵截面金相组织对比图，从图5可以看出，本发明采用衬管旋锻结合冷拉拔制备的石墨烯/铜复合线材中，rGO在铜基体中分散性良好，无明显堆叠团聚现象，同时复合材料结合紧密，无明显裂纹及缺陷生成。
图6a为本发明实施例5～6制备的石墨烯/铜复合线材的屈服强度图，图6b为本发明实施例5～6的石墨烯/铜复合线材的导电率图，从图6a和图6b可以看出，实施例5～6制备的石墨烯/铜复合线材的抗拉强度分别为433MPa、438MPa，电导率分别为94％IACS、95％IACS，综合性能优异。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制。凡是根据发明技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效变化，均仍属于本发明技术方案的保护范围内。
Claims (6)
1.一种高强高导石墨烯/铜复合线材的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：
步骤一、原料称取：分别称取氧化石墨烯和铜金属粉末作为原料；
步骤二、石墨烯预分散：将步骤一中称取的氧化石墨烯溶于乙醇溶剂中，并在超声波震荡的条件下进行超声分散，得到前驱液；
步骤三、湿磨混合：利用行星球磨机对步骤二中制备的前驱液与步骤一中称取的铜金属粉末进行球磨，然后将球磨罐敞开放入烘干箱中烘干，得到氧化石墨烯/氧化铜复合粉末，记为GO/CuO复合粉末，将GO/CuO粉末在氩气与氢气的混合气氛下进行还原，得到还原氧化石墨烯/铜复合粉末，记为rGO/Cu复合粉末；
步骤四、放电等离子烧结和切块酸洗：将步骤三制备的rGO/Cu复合粉末装入石墨烯模具中，经放电等离子烧结得到rGO/Cu复合块体，然后将rGO/Cu复合块体切割成的rGO/Cu圆柱，同时截取无氧铜管，再将rGO/Cu圆柱和无氧铜管一并放入酸洗液中酸洗除去表面氧化层，并将酸洗后的rGO/Cu圆柱装入酸洗后的无氧铜管中，得到Cu-rGO/Cu复合材料；
步骤五、旋锻拉拔：将步骤四中制备的Cu-rGO/Cu复合材料进行通体旋锻加工至横截面直径为Φ4mm，然后进行冷拉拔，得到横截面尺寸为Φ1mm的石墨烯/铜复合线材；所述石墨烯/铜复合线材的强度为430MPa以上，电导率为94％IACS以上。
2.根据权利要求1所述的一种高强高导石墨烯/铜复合线材的制备方法，其特征在于，步骤一中所述原料中氧化石墨烯的质量百分数为0.03％～0.12％，铜金属粉末的质量百分数为99.88％～99.97％。
3.根据权利要求1所述的一种高强高导石墨烯/铜复合线材的制备方法，其特征在于，步骤二中将氧化石墨烯溶于乙醇溶剂中，并在超声波震荡的条件下进行超声分散20min。
4.根据权利要求1所述的一种高强高导石墨烯/铜复合线材的制备方法，其特征在于，步骤三中所述球磨的转速为200rpm，时间为2h，烘干的时间为24h；所述混合气氛中氩气的体积百分含量为92％，氢气的体积百分含量为8％，且混合气氛的流量为1L/min。
5.根据权利要求1所述的一种高强高导石墨烯/铜复合线材的制备方法，其特征在于，步骤四中所述石墨烯模具的直径为30mm；所述放电等离子烧结的条件为：在45MPa的压力下以100℃/min的加热速率升温至900℃并烧结10min；所述rGO/Cu圆柱的直径为10mm，无氧铜管的外径d＝15mm，壁厚S＝1.3mm，长度为30cm；所述酸洗液由质量浓度为65.0％～68.0％的硝酸与水按照25:75的体积比组成。
6.根据权利要求1所述的一种高强高导石墨烯/铜复合线材的制备方法，其特征在于，步骤五中所述通体旋锻加工的过程为：将Cu-rGO/Cu复合材料进行21～26道次通体旋锻，且单道次加工率为5％～15％；所述冷拉拔的过程为：将通体旋锻加工后的Cu-rGO/Cu复合材料进行20～23道次拉拔，且单道次加工率为5％～15％。
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