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专利号: 202110193166X
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:

1.一种改性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)将纯化后的碳纳米管进行ZrO2涂覆表面改性得到经ZrO2改性的碳纳米管;

2)将步骤1)中经ZrO2改性的碳纳米管与铝粉、四氟铝酸钾粉末利用溶剂分散法进行分散得到上述混合粉末的溶剂混合液,抽滤所得糊状物烘干并烧结得到铝粉‑改性碳纳米管‑四氟铝酸钾中间预制块;

3)取Al‑Si基体合金加热至720‑740℃将基体合金熔化,然后将铝粉‑改性碳纳米管‑四氟铝酸钾中间预制块压入合金熔体中,压入预制块的同时施加高能超声,之后将熔体温度迅速降至585‑605℃得到半固态浆料;

4)对半固态浆料施加高能超声,结束后立刻将浆料进行水淬,制得晶粒细小的半固态组织。

2.根据权利要求1所述一种改性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ZrO2涂覆表面改性包括:A、将ZrOCl2溶解于无水乙醇配制成0.2mol/L的ZrOCl2乙醇溶液;

B、将纯化后的碳纳米管加入到分析纯乙醇中经超声得到碳纳米管乙醇均匀分散液;

C、在步骤B所得碳纳米管乙醇均匀分散液中加入步骤A所配ZrOCl2乙醇溶液并磁力搅拌;

D、在步骤C搅拌后混合液中加入丙三醇并搅拌,搅拌后采用pH调节剂调节pH为8‑13;

E、将步骤D调节pH后混合液在90‑320℃条件下保温后真空抽滤,随后真空干燥后焙烧得到改性碳纳米管。

3.根据权利要求1或2所述一种改性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)所述纯化为:配制浓硝酸和浓硫酸体积比为1:(2.5‑3.5)的酸溶液,按每

100mL酸溶液加入2.5‑3.5g碳纳米管进行配比,在800‑1000r/min速度下磁力搅拌并加热至

70‑90℃,冷凝回流3‑5h,然后采用去离子水过滤3‑4次至滤液呈中性,真空干燥保温后得到纯化后的碳纳米管。

4.根据权利要求1或2所述一种改性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)所述溶剂分散法中溶剂为无水乙醇,该分散过程包括以下步骤:①将改性碳纳米管与无水乙醇按每100mL乙醇中混入2.5‑3.5g碳纳米管进行混合,然后超声分散处理100‑150min,超声功率为400‑480W,频率为35‑45kHz;

②将铝粉、四氟铝酸钾与无水乙醇按每100mL乙醇中混入30‑40g铝粉、5‑10g四氟铝酸钾以100‑140r/min机械搅拌混合100‑150min;

③向步骤①超声分散处理后的碳纳米管乙醇分散液中均匀倒入步骤②中铝粉‑四氟铝酸钾乙醇混合液,并同时进行超声分散和机械搅拌,超声功率为750‑800W、频率为35‑

45kHz,机械搅拌速度为200‑250r/min,持续120‑180min。

5.根据权利要求1所述一种改性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)所述烧结采用真空热压烧结炉进行烧结,其烧结参数为:温度为400‑450℃,热压压强为40‑60MPa,保压时间为2‑3h。

6.根据权利要求1所述一种改性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)所述烧结得到铝粉‑改性碳纳米管‑四氟铝酸钾中间预制块,其中改性碳纳米管质量百分比为5%‑10%,四氟铝酸钾与碳纳米管的质量相同,其余为铝。

7.根据权利要求1所述一种改性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‑Si基体合金其各元素按质量百分比包括:硅6.95%‑7.15%,镁

0.30%‑0.35%,余量为铝。

8.根据权利要求1所述一种改性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)所述铝粉‑改性碳纳米管‑四氟铝酸钾中间预制块压入合金熔体其中碳纳米管加入量占合金熔体总重量的0.5wt.%‑1.5wt.%,四氟铝酸钾加入量与碳纳米管相同。

9.根据权利要求1所述一种改性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伸入熔体施加超声功率2.1‑

3.2kW,频率18‑22kHz,时间10‑15min,整个超声过程全程充入氩气予以保护。

10.根据权利要求1所述一种改性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)所述高能超声的具体参数为:超声功率2.1‑3.2kW,频率18‑22kHz,时间60‑

90s;所述水淬温度为20‑30℃。