碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法与流程

本发明具体涉及一种碳纳米管增强铝铝基复合材料的制备方法，属于纳米复合材料制备的技术领域。

背景技术：
铝基复合材料具有轻质高强、耐磨耐腐蚀、导热导电性和热膨胀系数低等优点，广泛应用于航空航天、汽车制造、电子仪器等工业，也是近些年来国内外新材料研究的热点内容。同时，碳纳米管作为一维的纳米材料，抗拉强度可以达到50~200GPa，约是钢的100倍，质量轻，密度是钢的1/6，弹性模量约为1TPa，同时碳纳米管具有优异的导电导热性能，被视为最理想的复合材料增强体。碳纳米管增强铝基复合材料以其优越的综合力学性能，有望成为替代传统陶瓷相增强铝基复合材料的新一代轻质高强金属基复合材料。传统碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法包括粉末冶金法、融熔铸造、压力浸渗、电沉积、热喷涂等方法，其中粉末冶金工艺由于其适应面广，是目前最常用的制备方法。但目前采用的粉末冶金制备碳纳米管增强铝基复合材料的方法普遍存在工艺步骤繁琐、生产效率低等问题。例如，公开号为CN101956149A的发明专利中通过球磨粉末、压制成型、真空烧结的工艺制备得到碳纳米管增强铝合金复合材料，并辅助二次加工进一步提高材料的致密度，减少缺陷。公开号为CN1834280A的发明专利通过真空热压制备了碳纳米管增强铝合金复合材料，其采用高能球磨10-15小时，低能球磨20-25小时的两步长时间球磨法，随后压制、烧结等工序，整个流程较长。公开号为CN102424919A的发明专利中通过采用将球磨、烧结、热压、热挤压制备了碳纳米管增强铝基复合材料。因此，探索高效制备方法，以缩短流程，减少碳纳米管与铝基体在高温区的长时间停留带来的不利界面反应，显得尤为重要。但迄今位置，仍然缺乏一种既有效又经济的制备碳纳米管增强铝基复合材料的方法。

技术实现要素：
本发明的主要目的在于提供一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，其具有工艺简单，生产效率高，且所获碳纳米管增强铝基复合材料具有优异综合性能，从而克服了现有技术中的不足。为实现前述发明目的，本发明采用的技术方案包括：一种碳纳米管增强铝基复合材料的制备方法，包括：将碳纳米管、铝粉或铝合金粉以及过程控制剂经过球磨制成复合粉体，将所述复合粉体封装于包套材料内，加热升温至指定温度烧结，经热挤压制成复合材料坯料，以及，剥离包套材料，获得目标产物。优选的，所述复合粉体包含按重量份计算的如下组分：碳纳米管0.1-10份、铝粉或铝合金粉90-99份，过程控制剂0.01-2份。进一步的，所述碳纳米管包括单壁碳纳米管、多壁碳纳米管中的任意一种及两种以上的组合。较为优选的，所述碳纳米管的管径为0.4纳米-150纳米。进一步的，所述铝粉或铝合金粉至少可选自纯铝粉、铝-硅系、铝-镁系、铝-铜系、铝-锌系及稀土铝合金粉，但不限于此。较为优选的，所述铝粉或铝合金粉的颗粒平均粒径为50纳米-100微米。进一步的，所述过程控制剂至少可选自硬脂酸、硬脂酸锂、硬脂酸锌、石蜡、甲醇、乙醇、硅油、油酸、纤维素，但不限于此。较为优选的，该制备方法中采用的球磨工艺条件包括：球料比为1/1-40/1，转速为100转/分钟-3500转/分钟，球磨时间为30分钟-6小时。进一步的，该制备方法中采用的球磨工艺至少可选自行星式球磨、搅拌球磨工艺，但不限于此。进一步的，所述包套材料可采用金属包套材料，例如可选自但不限于铜、铝、铁管状薄壁型材中的任意一种。较为优选的，该制备方法中采用的烧结温度为400℃-620℃，加热时间为30秒-6小时。较为优选的，该制备方法中采用的热挤压工艺条件包括：压力为10MPa-700MPa，挤压比为4/1...