本發(fā)明涉及一種制備鋁基復(fù)合材料的方法
背景技術(shù)：
石墨烯具有高達(dá)125gpa的抗拉強(qiáng)度、1tpa的彈性模量和5000w/(m·k)的熱導(dǎo)率，無疑是一種綜合性能優(yōu)越的、近乎理想的增強(qiáng)體。石墨烯按照層數(shù)可分為單層石墨烯、雙層石墨烯、少層石墨烯(3～10層)和多層石墨烯(層數(shù)大于10層，總厚度小于10nm)。目前采用石墨烯來改善樹脂和陶瓷的性能的研究最為活躍，而利用石墨烯增強(qiáng)金屬基，尤其是增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的研究相對較少。制備的工藝方法主要是固相法和液相法，固相法包括各種粉末冶金方法、攪拌摩擦焊以及最新的放電等離子燒結(jié)(sps)法等，液相法包括壓力浸滲法等。
石墨微片是生產(chǎn)石墨烯的重要原材料之一，但是二者的價(jià)格相差幾十至上千倍。高品質(zhì)的少層石墨烯價(jià)格超過100萬元/公斤，多層石墨烯的價(jià)格也高于2000元/公斤，而石墨微片的價(jià)格僅為100～200元/公斤。采用單層石墨烯制備石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的石墨烯的成本約為4000萬元每噸，采用多層石墨烯制備備石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的成本約為10萬元每噸；采用少層石墨烯制備石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的石墨烯的成本約為800萬元每噸；但是目前報(bào)道制備石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料主要采用直接引入多層或少層石墨烯作為增強(qiáng)體的方式，因此復(fù)合材料成本較高，但多層石墨烯增強(qiáng)的效果不如少層石墨烯?，F(xiàn)有文獻(xiàn)中公開了通過壓力浸滲工藝制備石墨烯/鋁復(fù)合材料的方法，但是該文獻(xiàn)中采用的原材料為石墨烯，價(jià)格為3000元/公斤，原材料價(jià)格較高；同時(shí)該論文中采用了壓力浸滲工藝，其壓力實(shí)現(xiàn)方式通過機(jī)械裝置的壓頭向下單向加壓，該方式易造成不同方向的施壓不均勻性，另外該文獻(xiàn)中在擠壓和軋制處理過程中，采用的是單一基體，并且是在固相線以下進(jìn)行變形處理，制備得到的復(fù)合材料基體流動(dòng)性差，最終導(dǎo)致微觀獲得的剪切應(yīng)力小，石墨烯打開不充分，成品率最高只能達(dá)到20％。因此如何低成本、高品質(zhì)地制備石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料是一個(gè)難點(diǎn)。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明為了解決目前石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料成本高、鋁金屬浸滲后的石墨微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鑄錠的致密度低和浸滲不完全、以及石墨烯片層打開不充分的問題，本發(fā)明以低成本石墨微片為原材料，提供了一種以石墨微片為原材料制備石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的方法。
本發(fā)明以石墨微片為原材料制備石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的方法，該方法按以下步驟進(jìn)行：
一、稱料
按質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱取0.5％～4％的石墨微片和96％～99.5％的鋁金屬粉末，稱取工業(yè)純鋁塊體，工業(yè)純鋁塊體和上述鋁金屬粉末的重量比為(5～30)：1；
所述石墨微片的平均片徑為100nm～10μm，平均厚度為50～500nm；所述鋁金屬粉末的平均粒徑為1～30μm；
所述鋁金屬粉末的材質(zhì)為鋁合金；所述鋁合金為al-si合金、al-si-cu合金、al-cu-mg合金、al-zn-cu合金、al-zn-mg-cu合金、al-si-cu-mg合金中的一種或其中幾種的組合；
所述al-si合金中si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％～25％；al-si-cu合金中si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～25％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％；al-cu-mg合金中cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％，mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～38％；al-zn-cu合金中zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～55％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％；al-zn-mg-cu合金中zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～55％，mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～38％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％；al-si-cu-mg合金中si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～25％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％，mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～38％；
所述工業(yè)純鋁塊體中非鋁元素雜質(zhì)含量總和不超過0.7wt.％；采用工業(yè)純鋁塊體作為基體，工業(yè)純鋁的強(qiáng)度低，延伸率高，變形能力強(qiáng)，有利于后期的大塑性變形處理；
二、石墨微片分散與預(yù)制塊成型
將步驟一稱取的石墨微片和鋁金屬粉末裝入球磨罐中，以100～400rpm的轉(zhuǎn)速球磨4～15h得到的混合粉，將球磨后得到的混合粉末裝入冷壓模具中進(jìn)行冷壓得到石墨微片預(yù)制體；
所述進(jìn)行冷壓的具體步驟為：在加壓速度為0.1～30mm/min下向混合粉末加壓至4～8mpa并保壓5～20min；所述球磨罐中的球料比為(5～20)：1；
三、鋁金屬浸滲
將步驟二得到的石墨微片預(yù)制體和步驟一中稱取的純鋁塊體放入真空氣壓浸滲爐，純鋁塊體放入真空氣壓浸滲爐的爐腔底部的石墨模具內(nèi)，石墨微片預(yù)制體置于真空氣壓浸滲爐的爐腔上部，將真空氣壓浸滲爐密閉并抽真空至真空度小于10-4mpa，然后加熱真空氣壓浸滲爐，在真空下將石墨微片預(yù)制體預(yù)熱到400～660℃；將步驟一稱取的工業(yè)純鋁塊體加熱至760～950℃并保溫0.5h～2h得到熔融的鋁金屬；將預(yù)熱的石墨微片預(yù)制體浸入熔融的鋁金屬后停止加熱，然后向真空氣壓浸滲爐內(nèi)通入保護(hù)氣體，在真空氣壓浸滲爐的爐內(nèi)溫度自然冷卻至室溫后即得到高致密的石墨微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鑄錠；
所述保護(hù)氣體為氮?dú)?、氬氣或氦氣；所述保護(hù)氣體的壓力為0.1mpa～10mpa；
所述真空氣壓浸滲爐的爐腔的上部和下部采用獨(dú)立溫度控制，因此可以實(shí)現(xiàn)腔內(nèi)上下溫度不同；
由于爐腔的熔融溫度較高，得到的熔融鋁金屬的流動(dòng)性較好，熔融鋁金屬與石墨微片的潤濕性能也得到改善，有利于后期復(fù)合材料制備；將預(yù)熱的石墨微片預(yù)制體完全浸入工業(yè)純鋁熔液后，停止加熱，同時(shí)向爐腔內(nèi)充入快速保護(hù)氣體，形成各向同性的等靜壓力，將工業(yè)純鋁熔液充分浸滲到石墨微片間的微米、亞微米甚至是納米間隙中；
石墨微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鑄錠是由石墨微片、鋁金屬顆粒以及包覆它們的工業(yè)純鋁基體組成的；由于鋁金屬粉末與工業(yè)純鋁基體的力學(xué)性能不一樣，因此二者在變形過程中的應(yīng)變不一樣，從而形成微觀剪切應(yīng)力，使石墨微片片層打開；
四、大塑性變形處理
將步驟三中得到的石墨微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鑄錠進(jìn)行大塑性變形處理得到石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料；所述大塑性變形處理為擠壓變形處理或軋制處理；所述擠壓變形處理或軋制處理的溫度為650℃～680℃，變形比為(10～40)：1；
為了使石墨微片充分打開，大塑性變形處理的溫度采用在復(fù)合材料鑄錠的固相線溫度以上，在固相線溫度以上鋁基體中部分鋁處于液態(tài)的狀態(tài)，具有良好的流動(dòng)性，易于石墨烯層的錯(cuò)開；大塑性變形產(chǎn)生剪切應(yīng)力實(shí)現(xiàn)多層石墨微片的片層打開，成為石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。
五、成分均勻化處理
將步驟四中得到的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行成分均勻化處理，所述成分均勻化處理的溫度為500℃～550℃，時(shí)間為2～4h；
成分均勻化處理使鋁金屬顆粒中和合金元素向工業(yè)純鋁基體中擴(kuò)散，形成成分均一的基體，最終形成石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料。
本發(fā)明具備以下有益效果：
1、本發(fā)明以低成本石墨微片為原材料，首先制備石墨微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，然后通過大塑性變形使石墨微片層與層之間打開，最終制成石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料；由于石墨微片價(jià)格遠(yuǎn)低于石墨烯價(jià)格，因此復(fù)合材料制備成本低，所需石墨烯原料的成本僅為8000元每噸。
2、本發(fā)明中采用鋁金屬粉末顆粒來分散石墨微片，采用工業(yè)純鋁基體來填充石墨微片的孔隙，這種非勻質(zhì)設(shè)計(jì)，可以克服由于高溫下鋁剪切應(yīng)力低而導(dǎo)致的施加在石墨微片上應(yīng)力較低的問題，在大塑性變形過程中，利用了鋁金屬粉末顆粒和純鋁基體的力學(xué)響應(yīng)不一致的特性，在微觀區(qū)域形成較大的局部剪切應(yīng)力，從而使石墨微片在高溫下也能承受很大的剪切應(yīng)力，從而使其片層打開將石墨微片變?yōu)槭?/p>
3、本發(fā)明解決了壓力鑄造坯料性能差以及鋁基體流動(dòng)性差導(dǎo)致的石墨烯打開不充分和成品率低的問題，本發(fā)明以真空氣壓浸滲來實(shí)現(xiàn)預(yù)制體的各向同性浸滲，鋁金屬浸滲后的石墨微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鑄錠的致密度高并且浸滲完全，同時(shí)采用鑄錠固相線以上溫度進(jìn)行大塑性變形；在這種情況下，工業(yè)純鋁基體具有優(yōu)異的流動(dòng)性能，能夠?qū)崿F(xiàn)石墨烯片層的大范圍流動(dòng)，得到的產(chǎn)品的成品率高達(dá)60～70％，且充分打開石墨烯片層。
4、本發(fā)明制備的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)異，彈性模量超過90gpa，抗拉強(qiáng)度超過400mpa，熱導(dǎo)率超過230w/(m·k)。
5、本發(fā)明提供了一種低成本地制備出石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的方式，工藝方法簡單、易操作、復(fù)合材料綜合性能優(yōu)異，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用。
附圖說明：
圖1為實(shí)施例1得到的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的微觀組織照片。
具體實(shí)施方式：
本發(fā)明技術(shù)方案不局限于以下所列舉具體實(shí)施方式，還包括各具體實(shí)施方式間的任意合理組合。
具體實(shí)施方式一：本實(shí)施方式一種以石墨微片為原材料制備石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的方法，該方法按以下步驟進(jìn)行：
一、稱料
按質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱取0.5％～4％的石墨微片和96％～99.5％的鋁金屬粉末，稱取工業(yè)純鋁塊體，工業(yè)純鋁塊體和上述鋁金屬粉末的重量比為(5～30)：1；
二、石墨微片分散與預(yù)制塊成型
將步驟一稱取的石墨微片和鋁金屬粉末裝入球磨罐中，以100～400rpm的轉(zhuǎn)速球磨4～15h得到的混合粉，將球磨后得到的混合粉末裝入冷壓模具中進(jìn)行冷壓得到石墨微片預(yù)制體；所述進(jìn)行冷壓的具體步驟為：在加壓速度為0.1～30mm/min下向混合粉末加壓至4～8mpa并保壓5～20min；
三、鋁金屬浸滲
將步驟二得到的石墨微片預(yù)制體和步驟一中稱取的純鋁塊體放入真空氣壓浸滲爐，純鋁塊體放入真空氣壓浸滲爐的爐腔底部的石墨模具內(nèi)，石墨微片預(yù)制體置于真空氣壓浸滲爐的爐腔上部，將真空氣壓浸滲爐密閉并抽真空至真空度小于10-4mpa，然后加熱真空氣壓浸滲爐，在真空下將石墨微片預(yù)制體預(yù)熱到400～660℃；將步驟一稱取的工業(yè)純鋁塊體加熱至760～950℃并保溫0.5h～2h得到熔融的鋁金屬；將預(yù)熱的石墨微片預(yù)制體浸入熔融的鋁金屬后停止加熱，然后向真空氣壓浸滲爐內(nèi)通入保護(hù)氣體，在真空氣壓浸滲爐的爐內(nèi)溫度自然冷卻至室溫后即得到高致密的石墨微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鑄錠；
四、大塑性變形處理
將步驟三中得到的石墨微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鑄錠進(jìn)行大塑性變形處理得到石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料；所述大塑性變形處理為擠壓變形處理或軋制處理；
五、成分均勻化處理
將步驟四中得到的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行成分均勻化處理，即完成；所述成分均勻化處理的溫度為500℃～550℃，時(shí)間為2～4h。
本實(shí)施方式具備以下有益效果：
1、本實(shí)施方式以低成本石墨微片為原材料，首先制備石墨微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料，然后通過大塑性變形使石墨微片層與層之間打開，最終制成石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料；由于石墨微片價(jià)格遠(yuǎn)低于石墨烯價(jià)格，因此復(fù)合材料制備成本低，所需石墨烯原料的成本僅為8000元每噸。
2、本實(shí)施方式中采用鋁金屬粉末顆粒來分散石墨微片，采用工業(yè)純鋁基體來填充石墨微片的孔隙，這種非勻質(zhì)設(shè)計(jì)，可以克服由于高溫下鋁剪切應(yīng)力低而導(dǎo)致的施加在石墨微片上應(yīng)力較低的問題，在大塑性變形過程中，利用了鋁金屬粉末顆粒和純鋁基體的力學(xué)響應(yīng)不一致的特性，在微觀區(qū)域形成較大的局部剪切應(yīng)力，從而使石墨微片在高溫下也能承受很大的剪切應(yīng)力，從而使其片層打開將石墨微片變?yōu)槭?/p>
3、本實(shí)施方式解決了壓力鑄造坯料性能差以及鋁基體流動(dòng)性差導(dǎo)致的石墨烯打開不充分和成品率低的問題，本實(shí)施方式以真空氣壓浸滲來實(shí)現(xiàn)預(yù)制體的各向同性浸滲，鋁金屬浸滲后的石墨微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鑄錠的致密度高并且浸滲完全，同時(shí)采用鑄錠固相線以上溫度進(jìn)行大塑性變形；在這種情況下，工業(yè)純鋁基體具有優(yōu)異的流動(dòng)性能，能夠?qū)崿F(xiàn)石墨烯片層的大范圍流動(dòng)，得到的產(chǎn)品的成品率高達(dá)60～70％，且充分打開石墨烯片層。
4、本實(shí)施方式制備的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的綜合性能優(yōu)異，彈性模量超過90gpa，抗拉強(qiáng)度超過400mpa，熱導(dǎo)率超過230w/(m·k)。
5、本實(shí)施方式提供了一種低成本地制備出石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的方式，工藝方法簡單、易操作、復(fù)合材料綜合性能優(yōu)異，易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)及應(yīng)用。
具體實(shí)施方式二：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一不同的是：步驟一所述石墨微片的平均片徑為100nm～10μm，平均厚度為50～500nm。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一相同。
具體實(shí)施方式三：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一或二不同的是：步驟一所述鋁金屬粉末的平均粒徑為1～30μm。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一或二相同。
具體實(shí)施方式四：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至三之一不同的是：步驟一所述鋁金屬粉末的材質(zhì)為鋁合金；所述鋁合金為al-si合金、al-si-cu合金、al-cu-mg合金、al-zn-cu合金、al-zn-mg-cu合金、al-si-cu-mg合金中的一種或其中幾種的組合。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一至三之一相同。
具體實(shí)施方式五：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式四不同的是：所述al-si合金中si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％～25％；al-si-cu合金中si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～25％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％；al-cu-mg合金中cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％，mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～38％；al-zn-cu合金中zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～55％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％；al-zn-mg-cu合金中zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～55％，mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～38％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％；al-si-cu-mg合金中si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～25％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～53％，mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為0.5％～38％。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式四相同。
具體實(shí)施方式六：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至五之一不同的是：步驟一所述工業(yè)純鋁塊體中非鋁元素雜質(zhì)含量總和不超過0.7wt.％。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一至五之一相同。
具體實(shí)施方式七：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至六之一不同的是：步驟二所述球磨罐中的球料比為(5～20)：1。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一至六之一相同。
具體實(shí)施方式八：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至七之一不同的是：步驟三所述保護(hù)氣體為氮?dú)狻鍤饣蚝?；所述保護(hù)氣體的壓力為0.1mpa～10mpa。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一至七之一相同。
具體實(shí)施方式九：本實(shí)施方式與具體實(shí)施方式一至八之一不同的是：步驟四所述擠壓變形處理或軋制處理的溫度為650℃～680℃，變形比為(10～40)：1。其他步驟和參數(shù)與具體實(shí)施方式一至八之一相同。
采用以下實(shí)施例驗(yàn)證本發(fā)明的有益效果：
實(shí)施例1：
本實(shí)施例以石墨微片為原材料制備石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的方法按以下步驟進(jìn)行：
一、稱料
按質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱取1％的石墨微片和99％的鋁金屬粉末，稱取工業(yè)純鋁塊體，工業(yè)純鋁塊體和上述鋁金屬粉末的重量比為5：1；
所述石墨微片的平均片徑為300nm，平均厚度為55nm；
所述鋁金屬粉末的平均粒徑為10μm；
所述鋁金屬粉末的材質(zhì)為鋁合金；所述鋁合金為al-si-cu合金；
所述al-si-cu合金中si的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為10％；所述工業(yè)純鋁塊體中非鋁元素雜質(zhì)含量總和不超過0.7wt.％；
二、石墨微片分散與預(yù)制塊成型
將步驟一稱取的石墨微片和鋁金屬粉末裝入球磨罐中，以250rpm的轉(zhuǎn)速球磨10h得到的混合粉，將球磨后得到的混合粉末裝入冷壓模具中進(jìn)行冷壓得到石墨微片預(yù)制體；所述進(jìn)行冷壓的具體步驟為：在加壓速度為1mm/min下向混合粉末加壓至5mpa并保壓10min；所述球磨罐中的球料比為5：1；
三、鋁金屬浸滲
將步驟二得到的石墨微片預(yù)制體和步驟一中稱取的純鋁塊體放入真空氣壓浸滲爐，純鋁塊體放入真空氣壓浸滲爐的爐腔底部的石墨模具內(nèi)，石墨微片預(yù)制體置于真空氣壓浸滲爐的爐腔上部，將真空氣壓浸滲爐密閉并抽真空至真空度為5×10-5mpa，然后加熱真空氣壓浸滲爐，在真空下將石墨微片預(yù)制體預(yù)熱到420℃；將步驟一稱取的工業(yè)純鋁塊體加熱至780℃并保溫1h得到熔融的鋁金屬；將預(yù)熱的石墨微片預(yù)制體浸入熔融的鋁金屬后停止加熱，然后向真空氣壓浸滲爐內(nèi)通入保護(hù)氣體，在真空氣壓浸滲爐的爐內(nèi)溫度自然冷卻至室溫后即得到高致密的石墨微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鑄錠；所述保護(hù)氣體為氮?dú)猓凰霰Ｗo(hù)氣體的壓力為5mpa；
四、大塑性變形處理
將步驟三中得到的石墨微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鑄錠進(jìn)行大塑性變形處理得到石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料；所述大塑性變形處理為擠壓變形處理；所述擠壓變形處理的溫度為680℃，變形比為13：1；
五、成分均勻化處理
將步驟四中得到的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行成分均勻化處理，即完成；所述成分均勻化處理的溫度為520℃，時(shí)間為4h。
圖1為實(shí)施例1得到的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的微觀組織照片；從圖中可以看出復(fù)合材料致密性好，石墨烯分布均勻，未觀察到明顯石墨微片團(tuán)聚。實(shí)施例1得到的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的密度為2.68g/cm3，彈性模量為97gpa，彎曲強(qiáng)度為350mpa，屈服強(qiáng)度為365mpa，拉伸強(qiáng)度為418mpa，延伸率為6.5％，熱導(dǎo)率為231w/(m·k)。
實(shí)施例2：
本實(shí)施例石墨微片為原材料制備石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法按以下步驟進(jìn)行：
一、稱料
按質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱取2％的石墨微片和98％的鋁金屬粉末，稱取工業(yè)純鋁塊體，工業(yè)純鋁塊體和上述鋁金屬粉末的重量比為5：1；
所述石墨微片的平均片徑為300nm，平均厚度為55nm；
所述鋁金屬粉末的平均粒徑為10μm；
所述鋁金屬粉末的材質(zhì)為鋁合金；所述鋁合金為al-zn-cu合金；
al-zn-cu合金中zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為5％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為3％；所述工業(yè)純鋁塊體中非鋁元素雜質(zhì)含量總和不超過0.7wt.％；
二、石墨微片分散與預(yù)制塊成型
將步驟一稱取的石墨微片和鋁金屬粉末裝入球磨罐中，以400rpm的轉(zhuǎn)速球磨13h得到的混合粉，將球磨后得到的混合粉末裝入冷壓模具中進(jìn)行冷壓得到石墨微片預(yù)制體；所述進(jìn)行冷壓的具體步驟為：在加壓速度為25mm/min下向混合粉末加壓至8mpa并保壓10min；所述球磨罐中的球料比為18：1；
三、鋁金屬浸滲
將步驟二得到的石墨微片預(yù)制體和步驟一中稱取的純鋁塊體放入真空氣壓浸滲爐，純鋁塊體放入真空氣壓浸滲爐的爐腔底部的石墨模具內(nèi)，石墨微片預(yù)制體置于真空氣壓浸滲爐的爐腔上部，將真空氣壓浸滲爐密閉并抽真空至真空度為8×10-5mpa，然后加熱真空氣壓浸滲爐，在真空下將石墨微片預(yù)制體預(yù)熱到520℃；將步驟一稱取的工業(yè)純鋁塊體加熱至800℃并保溫1h得到熔融的鋁金屬；將預(yù)熱的石墨微片預(yù)制體浸入熔融的鋁金屬后停止加熱，然后向真空氣壓浸滲爐內(nèi)通入保護(hù)氣體，在真空氣壓浸滲爐的爐內(nèi)溫度自然冷卻至室溫后即得到高致密的石墨微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鑄錠；所述保護(hù)氣體為氬氣；所述保護(hù)氣體的壓力為5mpa；
四、大塑性變形處理
將步驟三中得到的石墨微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鑄錠進(jìn)行大塑性變形處理得到石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料；所述大塑性變形處理為擠壓變形處理；所述擠壓變形處理的溫度為680℃，變形比為38：1；
五、成分均勻化處理
將步驟四中得到的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行成分均勻化處理，即完成；所述成分均勻化處理的溫度為550℃，時(shí)間為3h。
實(shí)施例2得到的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的密度為2.72g/cm3，彈性模量為91gpa，彎曲強(qiáng)度為525mpa，屈服強(qiáng)度為377mpa，拉伸強(qiáng)度為425mpa，延伸率為7.2％；熱導(dǎo)率為244w/(m·k)。
實(shí)施例3：
本實(shí)施例石墨微片為原材料制備石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的制備方法按以下步驟進(jìn)行：
一、稱料
按質(zhì)量分?jǐn)?shù)稱取3.5％的石墨微片和96.5％的鋁金屬粉末，稱取工業(yè)純鋁塊體，工業(yè)純鋁塊體和上述鋁金屬粉末的重量比為22：1；
所述石墨微片的平均片徑為10μm，平均厚度為145nm；
所述鋁金屬粉末的平均粒徑為7.5μm；
所述鋁金屬粉末的材質(zhì)為鋁合金；所述鋁合金為al-8zn-2mg-1cu合金；
al-zn-mg-cu合金中zn的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為8％，mg的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為2％，cu的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為1％；
二、石墨微片分散與預(yù)制塊成型
將步驟一稱取的石墨微片和鋁金屬粉末裝入球磨罐中，以120rpm的轉(zhuǎn)速球磨13h得到的混合粉，將球磨后得到的混合粉末裝入冷壓模具中進(jìn)行冷壓得到石墨微片預(yù)制體；所述進(jìn)行冷壓的具體步驟為：在加壓速度為13mm/min下向混合粉末加壓至4mpa并保壓7min；所述球磨罐中的球料比為10：1；
三、鋁金屬浸滲
將步驟二得到的石墨微片預(yù)制體和步驟一中稱取的純鋁塊體放入真空氣壓浸滲爐，純鋁塊體放入真空氣壓浸滲爐的爐腔底部的石墨模具內(nèi)，石墨微片預(yù)制體置于真空氣壓浸滲爐的爐腔上部，將真空氣壓浸滲爐密閉并抽真空至真空度為5×10-6mpa，然后加熱真空氣壓浸滲爐，在真空下將石墨微片預(yù)制體預(yù)熱到520℃；將步驟一稱取的工業(yè)純鋁塊體加熱至850℃并保溫1h得到熔融的鋁金屬；將預(yù)熱的石墨微片預(yù)制體浸入熔融的鋁金屬后停止加熱，然后向真空氣壓浸滲爐內(nèi)通入保護(hù)氣體，在真空氣壓浸滲爐的爐內(nèi)溫度自然冷卻至室溫后即得到高致密的石墨微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鑄錠；所述保護(hù)氣體為氬氣；所述保護(hù)氣體的壓力為5mpa；
四、大塑性變形處理
將步驟三中得到的石墨微片增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料鑄錠進(jìn)行大塑性變形處理得到石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料；所述大塑性變形處理為擠壓變形處理；所述擠壓變形處理的溫度為680℃，變形比為38：1；
五、成分均勻化處理
將步驟四中得到的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料進(jìn)行成分均勻化處理，即完成；所述成分均勻化處理的溫度為550℃，時(shí)間為3h。
實(shí)施例3得到的石墨烯增強(qiáng)鋁基復(fù)合材料的密度為2.77g/cm3，彈性模量為92gpa，彎曲強(qiáng)度為453mpa，屈服強(qiáng)度為384mpa，拉伸強(qiáng)度為446mpa，延伸率為6.1％，熱導(dǎo)率為252w/(m·k)。