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专利号: 2021100306341
申请人: 南昌大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-08-04
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种碳纳米管增强铝合金半固态浆料的制备方法,其特征在于,包括以下步骤:

1)将碳纳米管与铝粉、四氟铝酸钾利用超声进行混合得到混合液;

2)将混合液真空抽滤后放入真空干燥箱烘干,烘干后的粉末放入真空热压烧结炉中烧结得到铝粉‑碳纳米管‑四氟铝酸钾中间预制块,将预制块切成小颗粒并用铝箔纸包覆后备用;

3)将Al‑Mg‑Si基体合金切成小块后放入石墨坩埚中,将坩埚放至电阻炉加热至760‑

780℃、保温25‑30min将基体合金全部熔化,然后用钟罩将铝粉‑碳纳米管‑四氟铝酸钾中间预制块压入合金熔体中,加入预制块的同时施加高能超声;

4)步骤3)所述高能超声完成后,将熔体温度迅速降至610‑650℃保温并施加二次超声,超声时间为60‑90s,结束后马上对二次超声所得浆料进行水淬,制得晶粒细小的半固态组织。

2.根据权利要求1所述一种碳纳米管增强铝合金半固态浆料的制备方法,其特征在于,步骤1)所述混合的具体步骤为将碳纳米管与无水乙醇按每100ml乙醇混合2.5‑3.5g碳纳米管进行混合,然后放入超声仪中进行超声分散处理100‑150min,超声功率为400‑480W,频率为35‑45kHz;将铝粉、四氟铝酸钾粉末与无水乙醇按每150ml乙醇混入40‑50g铝粉、2.5‑

3.5g四氟铝酸钾通过机械搅拌进行混合100‑150min,搅拌速度为100‑140r/min;接着向超声后的碳纳米管乙醇分散液中均匀加入经混合分散的铝粉‑四氟铝酸钾乙醇混合液,继续进行超声分散,功率为750‑800W,频率为35‑45kHz,同时进行机械搅拌,搅拌速度为200‑

250r/min,持续时间120‑180min。

3.根据权利要求2所述一种碳纳米管增强铝合金半固态浆料的制备方法,其特征在于,所述碳纳米管外径为20‑60nm,长度为10‑30μm,纯度≥99.5%;所述铝粉纯度≥99.9%,粒度为100‑200目。

4.根据权利要求1所述一种碳纳米管增强铝合金半固态浆料的制备方法,其特征在于,步骤2)所述烧结其温度为400‑450℃,热压压强为40‑60MPa,保压时间为2‑3h;

特别地,烧结后得到铝粉‑碳纳米管‑四氟铝酸钾中间预制块中碳纳米管质量百分比为

5%‑10%,四氟铝酸钾与碳纳米管质量比为1:1,余量为铝。

5.根据权利要求1所述一种碳纳米管增强铝合金半固态浆料的制备方法,其特征在于,步骤3)所述Al‑Mg‑Si基体合金其各元素按质量百分比包括:镁0.8%‑1.2%,硅0.4%‑

0.8%,铜0.15%‑0.4%,余量为铝。

6.根据权利要求1所述一种碳纳米管增强铝合金半固态浆料的制备方法,其特征在于,步骤3)压入铝粉‑碳纳米管‑四氟铝酸钾中间预制块其中碳纳米管的加入量占合金熔体总量0.5‑1.5wt.%,四氟铝酸钾的加入量与碳纳米管的加入量之比为1:1。

7.根据权利要求1所述一种碳纳米管增强铝合金半固态浆料的制备方法,其特征在于,步骤3)所述高能超声操作方法为将超声变幅杆探头浸入合金熔体中,施加超声功率为2.1‑

3.2kW,频率为18‑22kHz,时间为10‑15min;整个超声过程全程充入氩气进行保护。

8.根据权利要求1所述一种碳纳米管增强铝合金半固态浆料的制备方法,其特征在于,步骤4)所述二次超声除时间外其他参数与步骤3)超声一致。

9.根据权利要求1所述一种碳纳米管增强铝合金半固态浆料的制备方法,其特征在于,步骤4)所述水淬温度为20‑30℃,水淬后还需放入40‑50℃温度场进行干燥。