[发明专利]一种石墨烯增强ADC12铝合金的压铸方法

摘要

一种石墨烯增强ADC12铝合金的压铸方法，在无水环境中，利用醇热高压，并在羧基化石墨烯GO自带官能团作用下吸附Ti离子，并在后期焙烧中得到TiO2（锐钛型）包覆羧基化石墨烯GO。所得粉末与纯铝粉按一定比例混合冷压得到中间合金。将中间合金按需求加入铝合金熔体中，氧化钛包覆石墨烯GO颗粒在高能超声仪的作用下分散。将所得浆料倒入压铸机浇口进行压铸，得到压铸坯料，随后将坯料进行T6热处理，在正确的工艺参数作用下得到高性能的复合材料。本发明所制备的产品具有优异的机械性能，同时，本发明具有简单、安全、易于操作和可控等优点。

主权项

1.一种石墨烯增强ADC12铝合金的压铸方法，其特征是包括以下步骤：（1）将羧基化石墨烯在分析纯乙醇中超声预分散1~3h，温度为室温，全程控制无水汽；体积比控制在0.2~0.4：50；（2）将步骤（1）预处理后的羧基化石墨烯分散液倒入丙三醇和钛酸四异丙酯组成的前驱液中密封，并再次超声处理1~1.5h；其中，丙三醇与钛酸四异丙酯体积比为10:0.4~1.2；（3）把步骤（2）的前驱悬浊液导入水热反应釜中，其中悬浊液体积占反应釜溶积35%～70%；再放入反应炉中加热，以1～5℃/min升温至70～110℃，保温1～2h，再以1～3℃/min升温至175~180℃后，保温10～15h；取出，反应釜密封空冷；（4）把步骤（3）所得溶体取出，离心处理，并通过倒入分析纯乙醇多次离心至溶体无色，转速控制在9000~16000rpm；全程密封保证无水汽；（5）把步骤（4）得到的混合粉末真空烘干，然后在氩气保护下450~500℃中焙烧；时间控制在1~3h；可得到表面具有针状锐钛型氧化钛涂层的羧基化石墨烯；（6）将步骤（5）得到的表面具有针状锐钛型氧化钛涂层的羧基化石墨烯颗粒与纯铝粉混合，混合比为1:4，将混合粉末通过冷压在400MPa下保压10min，制备成氧化钛包覆羧基化石墨烯/铝预制块，随后将预制块切碎；（7）将ADC12铝合金放入石墨坩埚中，然后在井式电阻炉中加热至750°C并保温直至熔化；待ADC12铝合金块完全熔化后，对合金熔体进行精炼、除气和除渣处理；随后将步骤（6）得到的氧化钛包覆羧基化石墨烯/铝预制块加入到合金熔体中，通过预制块的加入量来控制产品中氧化钛包覆石墨烯颗粒含量为0.5~2.5wt%；（8）随后将超声变幅杆插入熔体中对合金熔体进行高能超声处理，该过程通入氩气进行保护，氩气流量为20L/min，氩气压力为0.45MPa；其工艺参数为：超声功率为1.5~2.5Kw，超声频率为15000~25000Hz，超声时间为10~20min；（9）将步骤（8）的复合材料浆料保温15min，保温结束后所得混合熔体进行扒渣，扒渣后取样分析，将成分合格后的熔体温度降至680~710℃保温待用；（10）将步骤（9）所得成分合格后的浆料倒入压铸机浇口，压铸成柱状铝合金材料；压铸工艺设定如下：浇注温度控制为680~710℃，料柄厚度控制为25mm，模具温度控制为150~170℃；压射力控制为330kN，锤头直径控制为60mm；压射压力控制为116MPa，压射时间控制为3S，冷却时间控制为2S，留模时间控制为10S；压铸过程中模柄动作行程位置为：慢压射起始位置控制为80mm，快压射起始位置控制为270mm，增压位置控制为280mm，跟踪位置控制为350mm；（11）对步骤（10）得到的坯料置于电阻炉内进行第一级固溶处理，固溶处理温度为440±3℃，保温时间2.5~3.5小时，后迅速放入温度为20℃的水中冷却；（12）对步骤（11）得到的材料置于电阻炉内进行第二级固溶处理，固溶处理温度为480±3℃，保温时间1.5~2.5小时，后迅速放入温度为20℃的水中冷却；（13）将步骤（12）所得的材料置于125±3℃温度下进行时效处理，时效时间为5~6小时，随后空冷。