本發明涉及一種提高6061合金基復合材料力學性能的制備方法，屬于粉末冶金技術領域。

背景技術：
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6061合金具有較高的力學性能，比強度，一直廣泛應用于建筑、飛機、汽車等生活中的各個領域。隨著現代科技對結構材料的要求不斷提高，單純的6061合金材料很難在滿足現代工業對于輕質高強的應用要求，石墨烯增強6061合金基復合材料是一種實現這些要求的理想材料。

石墨烯作為近些年來逐漸受到關注的增強相，具有較高的力學性能，單層碳原子的石墨烯是目前為止發現的最為堅硬材料。目前對于石墨烯增強6061合金基復合材料的研究主要是將石墨烯與6061粉末混合高能球磨，成型成塊體材料，這種高能球磨的過程對于石墨烯的破壞比較嚴重，嚴重降低了石墨烯的增強效果，而且由于石墨烯與鋁基體的不潤濕特性，導致最終的復合材料的界面結合強度較弱，界面載荷傳遞效率較低，這是石墨烯增強6061合金基復合材料遇到的瓶頸所在，如何在保持石墨烯結構完整的基礎上實現良好的分散和強健干凈的界面結合是目前研究的焦點。

技術實現要素：
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本發明的目的在于提供一種Ni-石墨烯雜聚體增強6061合金基復合材料的制備方法，利用石墨烯上負載鎳金屬顆粒從而改善石墨烯增強6061合金基復合材料中界面結合不牢固的問題，實現6061合金基體力學性能的提高。為實現上述目的，本發明是通過以下技術方案加以實現的，

一種Ni-石墨烯雜聚體增強6061合金基復合材料的制備方法，包括下列的步驟：

(1)Ni-石墨烯雜聚體的制備：將六水合硝酸鎳、葡萄糖、氯化鈉按照0.5～2：1～5：40～60的質量配比混合均勻于去離子水中，對混合均勻的溶液采用冷凍干燥技術，獲得前驅體粉末，利用化學氣相沉積，煅燒還原，最后用去離子水洗去氯化鈉模板獲得Ni-石墨烯雜聚體。

(2)Ni-石墨烯/6061合金基復合粉末的制備：將獲得的Ni-石墨烯雜聚體與6061合金粉按照質量比1:50～300的比例放入球磨罐中，抽真空后充滿氬氣作為保護性氣氛；經過間歇性球磨過程，制得Ni-石墨烯/6061合金基復合粉末。

(3)將所得的復合粉末置于560-600℃，40-50MPa的真空熱壓條件下熱壓，得到Ni-石墨烯/6061的塊體復合材料。

步驟(2)中可以：經過每球磨十分鐘間歇三十分鐘的球磨過程，制得Ni-石墨烯/6061合金基復合粉末。

本發明利用鹽模板法和粉末冶金法制備了Ni-石墨烯雜聚體/6061復合材料，利用石墨烯上負載的鎳金屬納米顆粒與鋁基體反應生成金屬間化合物以改善了在復合過程中鋁與碳之間不潤濕的現狀，提高了界面結合性，并且實現了對6061基體的強化，對于高強輕質6061合金材質在結構材料中的應用有著較好的前景。

附圖說明：

圖1為本發明實施例2所制得的Ni-石墨烯雜聚體掃描照片。

圖2為本發明實施例2間歇球磨完所得到的Ni-石墨烯雜聚體/6061復合粉末掃描照片。

圖3為本發明實施例2所制得的Ni-石墨烯/6061復合材料的金相組織照片。

圖4為本發明實施例2所制得的Ni-石墨烯/6061復合材料的鋁碳界面透射照片。

圖5為本發明實施例1，2，3所制得的Ni-石墨烯雜聚體/6061復合材料拉伸試樣設計圖。

圖6為本發明實施例2所制得的Ni-石墨烯/6061復合材料的拉伸曲線圖。

具體實施方式：

本發明首先采用鹽模板法制備高質量石墨烯上均勻負載Ni納米顆粒的雜聚體，再將其與45μm粒徑的6061合金粉混合，采用每球磨十分鐘間歇三十分鐘的球磨工藝，以保護石墨烯的結構，最后采用600℃，45MPa的真空熱壓條件進行熱壓成型。利用石墨烯上負載的Ni納米顆粒，通過形成A_l3Ni金屬間化合物改善在成型過程中鋁與碳不潤濕的現狀，從而改善界面結合，提高6061合金的力學性能。

下面結合具體實施例進一步說明本發明，并不限制本發明。

實施例1

(1)將1.2g六水合硝酸鎳、2.05g葡萄糖、40g氯化鈉置于去離子水中磁力攪拌6小時，將所得的混合溶液置于冰箱中48h，將凍實的溶液置于冷凍干燥機中冷凍干燥24h，得到前驅體復合粉末；將所得的前驅體復合粉末置于750℃，氬氫氣氛中還原煅燒2小時，最后水洗:除去氯化鈉得到Ni-石墨烯雜聚體，如圖1所示。

(2)將所得的Ni-石墨烯雜聚體按照1：199的比例置于球磨罐中，充入氬氣作為保護氣氛。在行星式球磨機中經過低速短時間歇球磨(360轉/分，每球磨10min間歇90min，球磨90min)。

(3)所得的復合粉末置于580℃，45MPa的真空熱壓條件下熱壓一小時，得到Ni-石墨烯/6061的塊體復合材料。

(4)將(3)中得到的試樣制備成拉伸試樣，拉伸試樣設計如圖5所示。

本實驗所制備的高性能Ni-石墨烯/6061復合材料在熱壓態下的抗拉強度為188Mpa，延伸率為25.5％

實施例2

(1)將1.2g六水合硝酸鎳、2.05g葡萄糖、40g氯化鈉置于去離子水中磁力攪拌6小時，將所得的混合溶液置于冰箱中48h，將凍實的溶液置于冷凍干燥機中冷凍干燥24h，得到前驅體復合粉末；將所得的前驅體復合粉末置于750℃，氬氫氣氛中還原煅燒2小時，最后水洗:除去氯化鈉得到Ni-石墨烯雜聚體，如圖1所示。

(2)將所得的Ni-石墨烯雜聚體按照1：150的比例置于球磨罐中，充入氬氣作為保護氣氛。在行星式球磨機中經過低速短時間歇球磨(360轉/分，每球磨10min間歇90min，球磨90min)，所得到的復合粉末如圖2所示。

(3)所得的復合粉末置于580℃，45MPa的真空熱壓條件下熱壓一小時，得到Ni-石墨烯/6061的塊體復合材料，其金相圖如圖3所示，界面分析透射圖如圖4所示。

(4)將(3)中得到的試樣制備成拉伸試樣，拉伸試樣設計如圖5所示。

本實驗所制備的高性能Ni-石墨烯/6061復合材料在熱壓態下的抗拉強度為213Mpa，延伸率為23.4％，如圖6所示。

實施例3

(1)將1.2g六水合硝酸鎳、2.05g葡萄糖、40g氯化鈉置于去離子水中磁力攪拌6小時，將所得的混合溶液置于冰箱中48h，將凍實的溶液置于冷凍干燥機中冷凍干燥24h，得到前驅體復合粉末；將所得的前驅體復合粉末置于750℃，氬氫氣氛中還原煅燒2小時，最后水洗:除去氯化鈉得到Ni-石墨烯雜聚體，如圖1所示。

(2)將所得的Ni-石墨烯雜聚體按照1：99的比例置于球磨罐中，充入氬氣作為保護氣氛。在行星式球磨機中經過低速短時間歇球磨(360轉/分，每球磨10min間歇90min，球磨90min)。

(3)所得的復合粉末置于580℃，45MPa的真空熱壓條件下熱壓一小時，得到Ni-石墨烯/6061的塊體復合材料。

(4)將(3)中得到的試樣制備成拉伸試樣，拉伸試樣設計如圖5所示。

本實驗所制備的高性能Ni-石墨烯/6061復合材料在熱壓態下的抗拉強度為200Mpa，延伸率為18％。