石墨烯鋅基復(fù)合材料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種石墨烯鋅基復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù)合材料含有以下質(zhì)量百分含量的組分：鉬粉4～8%，石墨烯7～9%，硼化鈦5～9%，氧化鋅4～12%，過(guò)氧化鈉5～8%，羧甲基纖維素鈉6～7%，粉煤灰1～8%，氮化硼2～6%，焦磷酸二氫二鈉3～7%，其余為鋅粉。制備方法：將各成分混勻后烘干，烘干溫度為155～165℃，烘干時(shí)間1～2h；過(guò)200目篩；在600～700MPa的壓力下壓制成型；燒結(jié)，保溫時(shí)間為30～40min；降溫冷卻至15～30℃。本發(fā)明的拉伸強(qiáng)度為269～276MPa，屈服強(qiáng)度為178～180MPa，彈性模量為86～90GPa，說(shuō)明石墨烯的加入明顯增強(qiáng)了復(fù)合材料的力學(xué)性能。
【專利說(shuō)明】
石墨稀巧基復(fù)合材料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于復(fù)合材料領(lǐng)域，尤其設(shè)及一種石墨締鋒基復(fù)合材料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 石墨締是從石墨材料中剝離出來(lái)、由碳原子組成的只有一層原子厚度的二維晶 體。石墨締既是最薄的材料，也是最強(qiáng)初的材料，斷裂強(qiáng)度比最好的鋼材還要高200倍。同時(shí) 它又有很好的彈性，拉伸幅度能達(dá)到自身尺寸的20%。它是目前自然界最薄、強(qiáng)度最高的材 料，如果用一塊面積1平方米的石墨締做成吊床，本身重量不足1毫克便可W承受一只一千 克的貓。石墨締目前最有潛力的應(yīng)用是成為娃的替代品，制造超微型晶體管，用來(lái)生產(chǎn)未來(lái) 的超級(jí)計(jì)算機(jī)。用石墨締取代娃，計(jì)算機(jī)處理器的運(yùn)行速度將會(huì)快數(shù)百倍。
[0003] 石墨締具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、剛度好的特點(diǎn)，但是現(xiàn)有技術(shù)的石墨締鋒基復(fù)合材料 的拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度一般，使用范圍受限。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種石墨締鋒基復(fù)合材料及其制備方法，該復(fù) 合材料的拉伸強(qiáng)度和屈服強(qiáng)度較強(qiáng)，力學(xué)性能良好。
[0005] 為了解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明采用W下技術(shù)方案： 石墨締鋒基復(fù)合材料，含有W下質(zhì)量百分含量的組分:鋼粉4~8%，石墨締7~9%，棚化 鐵5~9%，氧化鋒4~12%，過(guò)氧化鋼5~8%，簇甲基纖維素鋼6~7%，粉煤灰1~8%，氮化棚2~ 6%，焦憐酸二氨二鋼3~7%，其余為鋒粉。
[0006] 作為優(yōu)選，石墨締鋒基復(fù)合材料，含有W下質(zhì)量百分含量的組分，鋼粉5%，石墨締 8%，棚化鐵6%，氧化鋒8%，過(guò)氧化鋼7%，簇甲基纖維素鋼6.5%，粉煤灰5%，氮化棚4%，焦憐酸二 氨二鋼5%，其余為鋒粉。
[0007] 作為優(yōu)選，石墨締為單層石墨締或雙層石墨締。
[000引作為優(yōu)選，粉煤灰包括Si02、A!203、化0、化203、〔曰0、]\%0和11〇2，其中51〇2、412〇3的含 量可占粉煤灰總含量的50~55%。
[0009] 石墨締鋒基復(fù)合材料的制備方法，包括W下步驟： (1) 將鋼粉，石墨締，棚化鐵，氧化鋒，過(guò)氧化鋼，簇甲基纖維素鋼，粉煤灰，氮化棚，焦憐 酸二氨二鋼，鋒粉混勻后烘干，烘干溫度為155~165°C，烘干時(shí)間1~化； (2) 過(guò)GB6003規(guī)定的200目篩； (3) 在600~700MPa的壓力下壓制成型； (4) 燒結(jié)，燒結(jié)溫度為600~700°C，燒結(jié)壓力為2~3MPa，保溫時(shí)間為30~40min; 巧）降溫冷卻至15~30 °C。
[0010] 作為優(yōu)選，步驟(4)升溫速率為80~90°C/min。
[0011] 作為優(yōu)選，步驟巧)降溫速率為1.5 °C /min。
[0012] 原理:石墨締的加入限制了基體的變形，導(dǎo)致基體處于很高的應(yīng)力狀態(tài)，宏觀上增 強(qiáng)了復(fù)合材料的力學(xué)性能。
[oou]有益效果 本發(fā)明的拉伸強(qiáng)度為269~276MPa，屈服強(qiáng)度為178~ISOMPa，彈性模量為86~90GPa， 說(shuō)明石墨締的加入明顯增強(qiáng)了復(fù)合材料的力學(xué)性能。
【具體實(shí)施方式】
[0014]下面通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)介紹，但不局限于此。
[001引實(shí)施例1 含有W下質(zhì)量百分含量的組分，鋼粉5%，石墨締8%，棚化鐵6%，氧化鋒8%，過(guò)氧化鋼7%， 簇甲基纖維素鋼6.5%，粉煤灰5%，氮化棚4%，焦憐酸二氨二鋼5%，其余為鋒粉。
[0016] 石墨締為單層石墨締或雙層石墨締。
[0017] 粉煤灰包括51〇2、412〇3少6〇少62〇3、〔曰0、]\%0和1'1〇2，其中51〇2、412〇3的含量可占粉 煤灰總含量的52.5%。
[0018] 石墨締鋒基復(fù)合材料的制備方法，包括W下步驟： (1) 將鋼粉，石墨締，棚化鐵，氧化鋒，過(guò)氧化鋼，簇甲基纖維素鋼，粉煤灰，氮化棚，焦憐 酸二氨二鋼，鋒粉混勻后烘干，烘干溫度為160°C，烘干時(shí)間1，化； (2) 過(guò)GB6003規(guī)定的200目篩； (3) 在650MPa的壓力下壓制成型； (4) 燒結(jié)，燒結(jié)溫度為650 C ,燒結(jié)壓力為2.5MPa,保溫時(shí)間為35min; 巧）降溫冷卻至25°C。
[0019] 步驟(4)升溫速率為85°C/min。
[0020] 步驟巧)降溫速率為1.5°C/min。
[0021] 實(shí)施例2 石墨締鋒基復(fù)合材料，含有W下質(zhì)量百分含量的組分:鋼粉4%，石墨締7%，棚化鐵5%，氧 化鋒4%，過(guò)氧化鋼5%，簇甲基纖維素鋼6%，粉煤灰1%，氮化棚2%，焦憐酸二氨二鋼3%，其余為 鋒粉。
[0022] 粉煤灰包括51〇2、412〇3少6〇少62〇3、〔曰0、]\%0和1'1〇2，其中51〇2、412〇3的含量可占粉 煤灰總含量的50%。
[0023] 石墨締鋒基復(fù)合材料的制備方法，包括W下步驟： (1) 將鋼粉，石墨締，棚化鐵，氧化鋒，過(guò)氧化鋼，簇甲基纖維素鋼，粉煤灰，氮化棚，焦憐 酸二氨二鋼，鋒粉混勻后烘干，烘干溫度為155°C，烘干時(shí)間化； (2) 過(guò)GB6003規(guī)定的200目篩； (3) 在eOOMPa的壓力下壓制成型； (4) 燒結(jié)，燒結(jié)溫度為600 C ,燒結(jié)壓力為2MPa,保溫時(shí)間為30min; 巧）降溫冷卻至15°C。
[0024] 步驟(4)升溫速率為80°C/min。
[00巧]步驟巧)降溫速率為1.5°C/min。
[00%] 實(shí)施例3 石墨締鋒基復(fù)合材料，含有W下質(zhì)量百分含量的組分:鋼粉8%，石墨締9%，棚化鐵9%，氧 化鋒12%，過(guò)氧化鋼8%，簇甲基纖維素鋼7%，粉煤灰8%，氮化棚6%，焦憐酸二氨二鋼7%，其余為 鋒粉。
[0027]石墨締為單層石墨締或雙層石墨締。
[002引粉煤灰包括5102、41203、尸60、尸6203、〔曰0、]\%0和1'1〇2，其中51〇2、412〇3的含量可占粉 煤灰總含量的55%。
[0029] 石墨締鋒基復(fù)合材料的制備方法，包括W下步驟： (1) 將鋼粉，石墨締，棚化鐵，氧化鋒，過(guò)氧化鋼，簇甲基纖維素鋼，粉煤灰，氮化棚，焦憐 酸二氨二鋼，鋒粉混勻后烘干，烘干溫度為165°C，烘干時(shí)間化； (2) 過(guò)GB6003規(guī)定的200目篩； (3) 在700MPa的壓力下壓制成型； (4) 燒結(jié)，燒結(jié)溫度為700 C ,燒結(jié)壓力為3MPa,保溫時(shí)間為40min; 巧)降溫冷卻至30 °C。
[0030] 步驟(4)升溫速率為90°C/min。
[0031] 步驟巧)降溫速率為1.5°C/min。
[0032] 實(shí)施例4 石墨締鋒基復(fù)合材料，含有W下質(zhì)量百分含量的組分:鋼粉5%，石墨締7%，棚化鐵9%，氧 化鋒10%，過(guò)氧化鋼5%，簇甲基纖維素鋼7%，粉煤灰4%，氮化棚3%，焦憐酸二氨二鋼7%，其余為 鋒粉。
[0033] 石墨締為單層石墨締或雙層石墨締。
[0034] 粉煤灰包括51〇2、412〇3少6〇少62〇3、〔曰0、]\%0和1'1〇2，其中51〇2、412〇3的含量可占粉 煤灰總含量的50~55%。
[0035] 石墨締鋒基復(fù)合材料的制備方法，包括W下步驟： (1) 將鋼粉，石墨締，棚化鐵，氧化鋒，過(guò)氧化鋼，簇甲基纖維素鋼，粉煤灰，氮化棚，焦憐 酸二氨二鋼，鋒粉混勻后烘干，烘干溫度為155°C，烘干時(shí)間化； (2) 過(guò)GB6003規(guī)定的200目篩； (3) 在700MPa的壓力下壓制成型； (4) 燒結(jié)，燒結(jié)溫度為600 C ,燒結(jié)壓力為2MPa,保溫時(shí)間為30min; 巧)降溫冷卻至30 °C。
[0036] 步驟(4)升溫速率為80°C/min。
[0037] 步驟巧)降溫速率為1.5°C/min。
[003引對(duì)比例1 與實(shí)施例1相同，不同在于:不加石墨締。
[0039] 性能測(cè)試試驗(yàn) 測(cè)試結(jié)果見(jiàn)下表1。
[0040] 表 1
結(jié)論:對(duì)比例1的拉伸強(qiáng)度為214MPa，屈服強(qiáng)度為11 IMPa，彈性模量為48GPa，本發(fā)明的 拉伸強(qiáng)度為269~276M化，屈服強(qiáng)度為178~ISOMPa，彈性模量為86~90GPa，說(shuō)明石墨締的 加入明顯增強(qiáng)了復(fù)合材料的力學(xué)性能。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 石墨烯鋅基復(fù)合材料，其特征在于，含有以下質(zhì)量百分含量的組分:鉬粉4~8%，石墨 烯7~9%，硼化鈦5~9%，氧化鋅4~12%，過(guò)氧化鈉5~8%，羧甲基纖維素鈉6~7%，粉煤灰1~ 8%，氮化硼2~6%，焦磷酸二氫二鈉3~7%，其余為鋅粉。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨烯鋅基復(fù)合材料，其特征在于，含有以下質(zhì)量百分含量的 組分，鉬粉5%，石墨烯8%，硼化鈦6%，氧化鋅8%，過(guò)氧化鈉7%，羧甲基纖維素鈉6.5%，粉煤灰 5%，氮化硼4%，焦磷酸二氫二鈉5%，其余為鋅粉。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨稀鋅基復(fù)合材料，其特征在于，石墨稀為單層石墨稀或雙 層石墨稀。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的石墨稀鋅基復(fù)合材料，其特征在于，粉煤灰包括Si〇2、Al2〇3、 ?60』620 3、030、]\%0和1102，其中3池、厶1203的含量可占粉煤灰總含量的50~55%。5. 基于權(quán)利要求1所述的石墨烯鋅基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步 驟： (1) 將鉬粉，石墨烯，硼化鈦，氧化鋅，過(guò)氧化鈉，羧甲基纖維素鈉，粉煤灰，氮化硼，焦磷 酸二氫二鈉，鋅粉混勻后烘干，烘干溫度為155~165 °C，烘干時(shí)間1~2h; (2) 過(guò)GB6003規(guī)定的200目篩； (3) 在600~700MPa的壓力下壓制成型； (4) 燒結(jié)，燒結(jié)溫度為600~700°C，燒結(jié)壓力為2~3MPa，保溫時(shí)間為30~40min; (5) 降溫冷卻至15~30 °C。6. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的石墨烯鋅基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(4)升溫 速率為80~90°C/min。7. 根據(jù)權(quán)利要求5所述的石墨烯鋅基復(fù)合材料的制備方法，其特征在于，步驟(5)降溫 速率為 1.5 °C/min。
【文檔編號(hào)】C22C1/05GK105834414SQ201610156161
【公開(kāi)日】2016年8月10日
【申請(qǐng)日】2016年3月18日
【發(fā)明人】劉莉, 王爽, 邱晶, 劉曉東, 黃明明
【申請(qǐng)人】蘇州萊特復(fù)合材料有限公司