本發(fā)明屬于合金材料制備，具體涉及一種石墨烯增強(qiáng)鎂合金、鎂合金預(yù)制板及其制備方法。

背景技術(shù)：

1、鎂合金作為一種輕質(zhì)高強(qiáng)度材料，在航空航天、汽車制造、電子通訊等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。然而，鎂合金的強(qiáng)度和硬度相對較低，限制了其在某些高要求場合的應(yīng)用。為了提高鎂合金的力學(xué)性能，研究人員進(jìn)行了大量的探索和實(shí)踐，包括合金化、壓力加工、熱處理、晶粒細(xì)化、添加增強(qiáng)材料等多種方法。

2、其中，添加增強(qiáng)材料是比較常用的一種方法，其是通過向鎂合金中添加陶瓷顆粒、纖維或晶須等增強(qiáng)相，可以顯著提高鎂合金的強(qiáng)度、彈性模量，改善耐磨性能和提高高溫強(qiáng)度與抗蠕變性能。然而，這些增強(qiáng)材料往往存在與鎂合金基體相容性差、加工困難等問題，影響了鎂合金的整體性能和應(yīng)用范圍。

3、近年來，石墨烯作為一種新型納米材料，因其優(yōu)異的力學(xué)、電學(xué)、熱學(xué)性能而備受關(guān)注。石墨烯具有極高的強(qiáng)度和硬度，同時具有良好的柔韌性和延展性，被認(rèn)為是理想的增強(qiáng)材料之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、基于此，本發(fā)明通過適合的分散劑將適量的石墨烯均勻分散在合金中，然后通過液態(tài)冶金法制備得到石墨烯增強(qiáng)鎂合金，制備得到的增強(qiáng)鎂合金在保持合金優(yōu)異的柔韌性和延展性的同時，強(qiáng)度和硬度較普通鎂合金大幅度提升。

2、為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明可以采用以下技術(shù)方案：

3、本發(fā)明一方面提供一種石墨烯增強(qiáng)鎂合金，包括石墨烯和合金；其中，合金中各元素按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括鋁4.7％-5.5％、鋅2.7％-3.3％、錳1％-2％和余量的鎂及不可避免的雜質(zhì)；石墨烯的添加量為合金質(zhì)量的1％-4.5％。

4、優(yōu)選地，上述石墨烯增強(qiáng)鎂合金滿足以下條件中的一種或多種：(a)合金中各元素按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括鋁5％、鋅3％、錳1.5％和余量的鎂及不可避免的雜質(zhì)；(b)石墨烯的添加量為合金質(zhì)量的3％。

5、本發(fā)明另一方面提供一種石墨烯增強(qiáng)鎂合金的制備方法，包括：(1)將石墨烯粉末、分散劑和水混合得到石墨烯懸浮液；(2)將石墨烯懸浮液和合金粉末混合，壓制得復(fù)合材料坯料；(3)復(fù)合材料坯料燒結(jié)，固溶處理得石墨烯增強(qiáng)鎂合金。

6、優(yōu)選地，上述分散劑選自聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鉀、聚乙烯醇或聚乙二醇中的一種或多種。

7、優(yōu)選地，上述石墨烯懸浮液中，石墨烯粉末的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1％-4.5％，分散劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.5％-1.5％。

8、更優(yōu)選地，上述石墨烯懸浮液中，石墨烯粉末的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3％，分散劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1％。

9、優(yōu)選地，上述制備方法滿足以下條件中的一種或多種：(i)步驟(1)中，混合過程中使用超聲輔助；(ii)步驟(2)中，壓制的壓力為2000n/cm2-2500n/cm2；(iii)步驟(3)中，燒結(jié)的溫度為650℃-750℃；(iv)步驟(3)中，固溶處理的溫度為550℃-650℃。

10、更優(yōu)選地，上述超聲的頻率為15khz-25khz。

11、本發(fā)明再一方面提供一種鎂合金預(yù)制板，由本發(fā)明中的石墨烯增強(qiáng)鎂合金制備而成。

12、本發(fā)明有益效果包括：本發(fā)明提供的石墨烯增強(qiáng)鎂合金較普通鎂合金(沒有經(jīng)過石墨烯增強(qiáng))的抗壓強(qiáng)度和硬度顯著提升，抗壓強(qiáng)度可提升約32％，硬度可提升約22.9％；并且石墨烯增強(qiáng)鎂合金不影響普通鎂合金的韌性和延伸率。

技術(shù)特征：

1.一種石墨烯增強(qiáng)鎂合金，其特征在于，包括石墨烯和合金；其中，合金中各元素按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括鋁4.7％-5.5％、鋅2.7％-3.3％、錳1％-2％和余量的鎂及不可避免的雜質(zhì)；石墨烯的添加量為合金質(zhì)量的1％-4.5％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯增強(qiáng)鎂合金，其特征在于，石墨烯增強(qiáng)鎂合金滿足以下條件中的一種或多種：

3.權(quán)利要求1或2所述的石墨烯增強(qiáng)鎂合金的制備方法，其特征在于，包括：(1)將石墨烯粉末、分散劑和水混合得到石墨烯懸浮液；(2)將石墨烯懸浮液和合金粉末混合，壓制得復(fù)合材料坯料；(3)復(fù)合材料坯料燒結(jié)，固溶處理得石墨烯增強(qiáng)鎂合金。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的石墨烯增強(qiáng)鎂合金的制備方法，其特征在于，分散劑選自聚丙烯酸鈉、聚丙烯酸鉀、聚乙烯醇或聚乙二醇中的一種或多種。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石墨烯增強(qiáng)鎂合金的制備方法，其特征在于，石墨烯懸浮液中，石墨烯粉末的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1％-4.5％，分散劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.5％-1.5％。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的制備方法，其特征在于，石墨烯粉末的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為3％，分散劑的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為1％。

7.根據(jù)權(quán)利要求3至6中任一項(xiàng)權(quán)利要求所述的制備方法，其特征在于，制備方法滿足以下條件中的一種或多種：

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制備方法，其特征在于，超聲的頻率為15khz-25khz。

9.鎂合金預(yù)制板，其特征在于，由權(quán)利要求1或2所述石墨烯增強(qiáng)鎂合金制備而成。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明屬于合金材料制備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種石墨烯增強(qiáng)鎂合金、鎂合金預(yù)制板及其制備方法。石墨烯增強(qiáng)鎂合金包括石墨烯和合金；其中，合金中各元素按照質(zhì)量分?jǐn)?shù)計(jì)包括鋁4.7％?5.5％、鋅2.7％?3.3％、錳1％?2％和余量的鎂及不可避免的雜質(zhì)；石墨烯的添加量為合金質(zhì)量的1％?4.5％。該石墨烯增強(qiáng)鎂合金較普通鎂合金的抗壓強(qiáng)度和硬度顯著提升，抗壓強(qiáng)度可提升約32％，硬度可提升約22.9％；并且不影響韌性和延伸率。

技術(shù)研發(fā)人員：董靈思,王哲,向麗,王煒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：重慶石墨烯研究院有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/4/7