权利要求
1.一种微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料，其特征在于，包括铝合金基体和均匀弥散分布在所述铝合金基体中的增强相，所述铝合金基体为Al-Cu-Mg-Si合金，所述增强相包括微米级陶瓷颗粒、纳米级陶瓷颗粒和石墨烯;
所述铝合金基体的体积百分数为70%～89%，所述微米级陶瓷颗粒的体积百分数为10%～20%，所述纳米级陶瓷颗粒的体积百分数为0.5%～6%，所述石墨烯的体积百分数为0.5%～4%。
2.如权利要求1所述的微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料，其特征在于，所述Al-Cu-Mg-Si合金包括以重量百分比计的如下成分：
Cu 0.15%～1.0%，Mg 0.8%～1.5%，Si 0.4%～1.2%，余量为Al。
3.如权利要求1所述的微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料，其特征在于，所述纳米级陶瓷颗粒包括Y2O3、MgO、TiB2、B4C中的至少一种;和/或，
所述纳米级陶瓷颗粒的平均粒径D50为30nm～100nm。
4.如权利要求1所述的微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料，其特征在于，所述微米级陶瓷颗粒包括SiC、B4C、TiB2中的至少一种;和/或，
所述微米级陶瓷颗粒的平均粒径D50为5.0μm～30.0μm。
5.一种权利要求1～4中任一项所述的微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将Al-Cu-Mg-Si雾化粉末与纳米级陶瓷颗粒进行机械合金化混料，使所述纳米级陶瓷颗粒嵌入所述Al-Cu-Mg-Si雾化粉末内部，得到机械合金化粉末;
将所述机械合金化粉末与石墨烯、微米级陶瓷颗粒采用高效声共振混料方式通过振动传导能量，使石墨烯和微米级陶瓷颗粒均匀弥散分布于Al-Cu-Mg-Si雾化粉末中，得到复合粉末;
将所述复合粉末进行冷等静压成型、真空除气以及热等静压烧结，得到烧结坯;
对所述烧结坯进行挤压成型以及热处理，得到所述微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料。
6.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述机械合金化混料过程中，所述Al-Cu-Mg-Si雾化粉末和所述纳米级陶瓷颗粒的总质量与磨球的球料比为10:1～30:1，球磨转速为200r/min～500r/min，混料时间为5h～30h。
7.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述高效声共振混料过程中通入保护气体，振动加速度为10g～60g，混料时间为30min～90min;
优选地，所述保护气体包括氮气、氩气中的一种。
8.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述冷等静压成型的压力为60MPa～100MPa，保压时间为0.5h～3.0h;
优选地，所述真空除气的温度为420℃～550℃，封口真空度满足≤10-2Pa;所述真空除气采用的金属包套材质包括铜合金、铝合金中的一种;
优选地，所述热等静压烧结的压力为80MPa～200MPa，温度为420℃～550℃，保压时间为1.0h～3.0h。
9.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述挤压成型的坯料加热温度为420℃～550℃，挤压模具温度为420℃～550℃，挤压比为10:1～30:1;
优选地，所述热处理包括固溶时效处理，其中，固溶温度为420℃～550℃，固溶保温时间为1.0h～3.0h，淬火转移时间<20s，水冷温度为20℃～30℃;时效温度为150℃～200℃，时效保温时间为5h～15h。
10.如权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述Al-Cu-Mg-Si雾化粉末的制备包括：
将Al锭、Cu锭、Mg锭、Al-Si中间合金进行真空熔炼制备Al-Cu-Mg-Si合金坯锭;
将所述Al-Cu-Mg-Si合金坯锭进行气雾化制粉，得到所述Al-Cu-Mg-Si雾化粉末;
优选地，所述Al-Cu-Mg-Si合金坯锭的真空熔炼温度为700℃～900℃，真空度≤10-2Pa;
优选地，所述气雾化制粉过程中，坯锭熔化加热温度为700℃～900℃，气雾化浇注温度为700℃～900℃，保温时间为10min～30min。
说明书
技术领域
[0001]本发明属于金属基复合材料及粉末冶金技术领域，并具体涉及一种微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料及制备方法。
背景技术
[0002]颗粒增强铝基复合材料是一种新型的战略材料，具备低密度、高强度、高韧性、高模量、耐疲劳、低膨胀等优异的综合性能，是实现航天航天、汽车制造、3C电子领域结构件轻量化和高性能化的重要材料。铝合金基体通常为2xxxAl、6xxxAl、或者7xxxAl铝合金，增强颗粒则通常选用如碳化硅(SiC)、二硼化钛(TiB2)等微米级别的陶瓷颗粒，尽管微米级陶瓷颗粒能在保持一定塑性的基础上提升材料的强度、刚度，但是随着高精尖领域对材料强度提出的更高要求，传统颗粒增强铝基复合材料已经无法满足高强韧承力结构件的性能指标要求。
[0003]由于微米陶瓷颗粒增强铝基复合材料的强度通常较低，近些年来，越来越多的学者开始研究石墨烯掺杂铝基复合材料、纳米陶瓷颗粒掺杂及微纳混杂铝基复合材料。而尽管石墨烯和纳米陶瓷颗粒添加到铝基复合材料中一定程度上可以提升材料的强度和刚度，但是由于石墨烯与铝合金粉体在形态、比重等方面存在显著差异，传统粉末混合方法同样难以实现二者的均匀混合，且高能混料介质的引入容易破坏石墨烯自身结构完整性;同样的，由于纳米陶瓷颗粒粒径太小，具有较大的表面能，同时与基体粉末的粒径相差较大，在粉末混合过程中较容易发生纳米陶瓷颗粒的团聚，导致材料性能提升不明显，添加石墨烯或纳米陶瓷颗粒制备的铝基复合材料通常其塑性也较差。
发明内容
[0004]本发明的目的在于提供一种微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料及制备方法，本发明中的微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料包括铝合金基体和均匀弥散分布在铝合金基体中的增强相，且增强相包括微米级陶瓷颗粒、纳米级陶瓷颗粒和石墨烯，充分发挥了该三种增强相的强化效果，使得微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料具有高强度、高刚度、良好塑性及低密度等优势。
[0005]本发明第一方面提供了一种微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料，其包括铝合金基体和均匀弥散分布在所述铝合金基体中的增强相，所述铝合金基体为Al-Cu-Mg-Si合金，所述增强相包括微米级陶瓷颗粒、纳米级陶瓷颗粒和石墨烯;所述铝合金基体的体积百分数为70%～89%，所述微米级陶瓷颗粒的体积百分数为10%～20%，所述纳米级陶瓷颗粒的体积百分数为0.5%～6%，所述石墨烯的体积百分数为0.5%～4%。
[0006]在本发明的一些实施方式中，所述Al-Cu-Mg-Si合金包括以重量百分比计的如下成分：
[0007]Cu 0.15%～1.0%，Mg 0.8%～1.5%，Si 0.4%～1.2%，余量为Al。
[0008]在本发明的一些实施方式中，所述纳米级陶瓷颗粒包括Y2O3、MgO、TiB2、B4C中的至少一种;和/或，所述纳米级陶瓷颗粒的平均粒径D50为30nm～100nm。
[0009]在本发明的一些实施方式中，所述微米级陶瓷颗粒包括SiC、B4C、TiB2中的至少一种;和/或，所述微米级陶瓷颗粒的平均粒径D50为5.0μm～30.0μm。
[0010]本发明第二方面还提供了一种第一方面所述的微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，其包括以下步骤：将Al-Cu-Mg-Si雾化粉末与纳米级陶瓷颗粒进行机械合金化混料，使所述纳米级陶瓷颗粒嵌入所述Al-Cu-Mg-Si雾化粉末内部，得到机械合金化粉末;将所述机械合金化粉末与石墨烯、微米级陶瓷颗粒采用高效声共振混料方式通过振动传导能量，使石墨烯和微米级陶瓷颗粒均匀弥散分布于Al-Cu-Mg-Si雾化粉末中，得到复合粉末;将所述复合粉末进行冷等静压成型、真空除气以及热等静压烧结，得到烧结坯;对所述烧结坯进行挤压成型以及热处理，得到所述微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料。
[0011]在本发明的一些实施方式中，所述机械合金化混料过程中，所述Al-Cu-Mg-Si雾化粉末和所述纳米级陶瓷颗粒的总质量与磨球的球料比为10:1～30:1，球磨转速为200r/min～500r/min，混料时间为5h～30h。
[0012]在本发明的一些实施方式中，所述高效声共振混料过程中通入保护气体，振动加速度为10g～60g，混料时间为30min～90min。
[0013]在本发明的一些实施方式中，所述保护气体包括氮气、氩气中的一种。
[0014]在本发明的一些实施方式中，所述冷等静压成型的压力为60MPa～100MPa，保压时间为0.5h～3.0h。
[0015]在本发明的一些实施方式中，所述真空除气的温度为420℃～550℃，封口真空度满足≤10-2Pa;所述真空除气采用的金属包套材质包括铜合金、铝合金中的一种。
[0016]在本发明的一些实施方式中，所述热等静压烧结的压力为80MPa～200MPa，温度为420℃～550℃，保压时间为1.0h～3.0h。
[0017]在本发明的一些实施方式中，所述挤压成型的坯料加热温度为420℃～550℃，挤压模具温度为420℃～550℃，挤压比为10:1～30:1。
[0018]在本发明的一些实施方式中，所述热处理包括固溶时效处理，其中，固溶温度为420℃～550℃，固溶保温时间为1.0h～3.0h，淬火转移时间<20s，水冷温度为20℃～30℃;时效温度为150℃～200℃，时效保温时间为5h～15h。
[0019]在本发明的一些实施方式中，所述Al-Cu-Mg-Si雾化粉末的制备包括：将Al锭、Cu锭、Mg锭、Al-Si中间合金进行真空熔炼制备Al-Cu-Mg-Si合金坯锭;将所述Al-Cu-Mg-Si合金坯锭进行气雾化制粉，得到所述Al-Cu-Mg-Si雾化粉末。
[0020]在本发明的一些实施方式中，所述Al-Cu-Mg-Si合金坯锭的真空熔炼温度为700℃～900℃，真空度≤10-2Pa。
[0021]在本发明的一些实施方式中，所述气雾化制粉过程中，坯锭熔化加热温度为700℃～900℃，气雾化浇注温度为700℃～900℃，保温时间为10min～30min。
[0022]由于微米陶瓷颗粒增强铝基复合材料的强度通常较低，在添加纳米级陶瓷颗粒、石墨烯后尽管能够提高铝基复合材料的强度，但是通常制备的材料塑性较差，且在粉末混合过程容易出现团聚的现象不利于材料综合性能的提升。本发明的制备方法能够优化铝基复合材料粉末混合中由于添加纳米级陶瓷颗粒、石墨烯等增强相后出现的团聚现象。一方面通过机械合金化混料方法能够克服纳米级陶瓷颗粒粒径太小，易发生团聚的问题，将纳米级陶瓷颗粒嵌入铝合金基体粉末内部，起到较好的晶内和晶界强化作用;另一方面采用高效声共振的方法混合石墨烯，通过振动传导能量，不依靠混料介质，在不破坏石墨烯自身结构的基础上解决了石墨烯与铝合金基体粉末比重差别大而导致的混合不均匀的问题;同时加入微米级陶瓷颗粒，通过高效声共振的方法使石墨烯和微米级陶瓷颗粒均匀地分散在铝合金基体粉末中，最后通过挤压变形使得石墨烯发生定向排布，进一步提升石墨烯在铝基复合材料中分散均匀性，解决了相容性不佳的问题，提升材料的综合性能。
[0023]传统球磨粉末混合无法实现纳米级陶瓷颗粒和石墨烯的均匀分散，无法起到应有的强化效果。若只采用机械合金化混料则会破坏石墨烯自身结构完整性，强化效果明显下降;同样的若只采用高效声共振混料则大部分的纳米相分布在铝合金粉末表面，无法起到晶内和晶界强化效果，且纳米级陶瓷颗粒添加含量有限。
[0024]利用机械合金化和高效声共振相结合的粉末混合方法代替传统的球磨混料，避免了传统粉末混合方法添加纳米级陶瓷颗粒、石墨烯而出现团聚的问题，在不破坏石墨烯自身结构的基础上实现了纳米级陶瓷颗粒和石墨烯以及微米级陶瓷颗粒在铝合金基体中的均匀弥散分布，充分发挥三种增强相的强化效果，制备得到了高强度、高刚度、良好塑性、低密度的微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料。
[0025]本发明中通过机械合金化和高效共振混料的方式制备微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料，制得的复合材料中包括铝合金基体和均匀弥散分布在铝合金基体中的微米级陶瓷颗粒、纳米级陶瓷颗粒和石墨烯，使得微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料具有高强度、高刚度、良好塑性及低密度等优势。
[0026]上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举本发明的具体实施方式。
附图说明
[0027]为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0028]图1为本发明实施例1中经过机械合金化和高效声共振混料后得到的复合粉末的SEM照片一。
[0029]图2为本发明实施例1中经过机械合金化和高效声共振混料后得到的复合粉末的SEM照片二。
[0030]图3为本发明中经过机械合金化和高效声共振混料后得到的复合粉末的结构示意图。
[0031]图4为本发明实施例1至2、对比例2中高效声共振混料示意图。
[0032]图5为本发明实施例中微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料的制备工艺流程图。
[0033]附图标记说明：
[0034]1-Al-Cu-Mg-Si雾化粉末;2-微米级陶瓷颗粒;3-纳米级陶瓷颗粒;4-石墨烯;5-复合粉末;6-高效声共振混料容器;7-物料混合流;8-振动平台。
具体实施方式
[0035]下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
[0036]应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
[0037]在本发明实施例的描述中，技术术语“第一”“第二”等仅用于区别不同对象，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量、特定顺序或主次关系。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0038]在本文中提及“实施例”意味着，结合实施例描述的特定特征、结构或特性可以包含在本发明的至少一个实施例中。在说明书中的各个位置出现该短语并不一定均是指相同的实施例，也不是与其它实施例互斥的独立的或备选的实施例。本领域技术人员显式地和隐式地理解的是，本文所描述的实施例可以与其它实施例相结合。
[0039]在本发明实施例的描述中，术语“和/或”仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系，例如A和/或B，可以表示：单独存在A，同时存在A和B，单独存在B这三种情况。另外，本文中字符“/”，一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。
[0040]在本发明实施例的描述中，术语“多个”指的是两个以上(包括两个)，同理，“多组”指的是两组以上(包括两组)，“多片”指的是两片以上(包括两片)。
[0041]在本发明实施例的描述中，除非另有明确的规定和限定，技术术语“安装”“相连”“连接”“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体;也可以是机械连接，也可以是电连接;可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
[0042]目前微米级陶瓷颗粒增强铝基复合材料的强度普遍偏低，纳米级陶瓷颗粒以及石墨烯可大幅提高铝基复合材料的强度，但制备的材料塑性相对较差。目前还没有针对铝基复合材料添加微米陶瓷颗粒、纳米陶瓷颗粒以及石墨烯的有效的粉末混合及制备方法。本发明的主要目的是通过材料设计，实现微米和纳米级陶瓷颗粒混杂增强，同时又添加一定含量的石墨烯，以制备具有超高强度、高塑性的铝基复合材料。
[0043]本发明第一方面提供了一种微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料，该微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料包括铝合金基体和均匀弥散分布在铝合金基体中的增强相，其中，铝合金基体为Al-Cu-Mg-Si合金，增强相包括微米级陶瓷颗粒、纳米级陶瓷颗粒和石墨烯;铝合金基体的体积百分数为70%～89%，微米级陶瓷颗粒的体积百分数为10%～20%，纳米级陶瓷颗粒的体积百分数为0.5%～6%，石墨烯的体积百分数为0.5%～4%。
[0044]在本发明的实施例中，微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料由铝合金基体和增强相组成，增强相包括微米级陶瓷颗粒、纳米级陶瓷颗粒和石墨烯三者，纳米级陶瓷颗粒、石墨烯以及微米级陶瓷颗粒均匀弥散分布在铝合金基体中，充分发挥了三种增强相的强化效果。
[0045]在本发明的实施例中，铝合金基体的体积百分数为70%～89%。示例性地，铝合金基体的体积百分数可以为70%、71%、72%、73%、74%、75%、76%、77%、78%、79%、80%、81%、82%、83%、84%、85%、86%、87%、88%、89%中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0046]在本发明的实施例中，微米级陶瓷颗粒的体积百分数为10%～20%。示例性地，微米级陶瓷颗粒的体积百分数可以为10%、11%、12%、13%、14%、15%、16%、17%、18%、19%、20%中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0047]在本发明的实施例中，纳米级陶瓷颗粒的体积百分数为0.5%～6%。示例性地，纳米级陶瓷颗粒的体积百分数可以为0.5%、0.6%、0.8%、1%、1.2%、1.5%、1.8%、2%、2.2%、2.5%、2.8%、3%、3.2%、3.5%、3.8%、4%、4.2%、4.5%、4.8%、5%、5.2%、5.5%、5.8%、6%中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0048]在本发明的实施例中，石墨烯的体积百分数为0.5%～4%。示例性地，石墨烯的体积百分数为0.5%、0.6%、0.8%、1%、1.2%、1.5%、1.8%、2%、2.2%、2.5%、2.8%、3%、3.2%、3.5%、3.8%、4%中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0049]在本发明的一些实施例中，Al-Cu-Mg-Si合金包括以重量百分比计的如下成分：Cu0.15%～1.0%，Mg 0.8%～1.5%，Si 0.4%～1.2%，余量为Al。
[0050]本发明所提供的Al-Cu-Mg-Si合金中Cu的质量百分含量可以为0.15%、0.2%、0.25%、0.3%、0.35%、0.4%、0.45%、0.5%、0.55%、0.6%、0.65%、0.7%、0.75%、0.8%、0.85%、0.9%、0.95%、1.0%中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0051]本发明所提供的Al-Cu-Mg-Si合金中Mg的质量百分含量可以为0.8%、0.85%、0.9%、0.95%、1.0%、1.2%、1.4%、1.5%中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0052]本发明所提供的Al-Cu-Mg-Si合金中Si的质量百分含量可以为0.4%、0.5%、0.6%、0.7%、0.8%、0.9%、1.0%、1.1%、1.2%中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0053]在本发明的实施例中，纳米级陶瓷颗粒包括Y2O3、MgO、TiB2、B4C中的至少一种。
[0054]在本发明的实施例中，纳米级陶瓷颗粒的平均粒径D50为30nm～100nm。示例性地，纳米级陶瓷颗粒的平均粒径D50可以为30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0055]在本发明的实施例中，微米级陶瓷颗粒包括SiC、B4C、TiB2中的至少一种。
[0056]在本发明的实施例中，微米级陶瓷颗粒的平均粒径D50为5.0μm～30.0μm。示例性地，微米级陶瓷颗粒的平均粒径D50可以为5.0μm、6.0μm、7.0μm、8.0μm、9.0μm、10.0μm、11.0μm、12.0μm、13.0μm、14.0μm、15.0μm、16.0μm、17.0μm、18.0μm、19.0μm、20.0μm、21.0μm、22.0μm、23.0μm、24.0μm、25.0μm、26.0μm、27.0μm、28.0μm、29.0μm、30.0μm中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0057]本发明第二方面提供了一种微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料的制备方法，该制备方法的关键在于首先通过机械合金化的方法将纳米级陶瓷颗粒嵌入到铝合金基体粉末内部，实现纳米级陶瓷颗粒的均匀分布并通过晶内和晶界强化提升铝合金基体的强度;然后采用高效声共振混料代替传统球磨混料，混合过程不依靠混料介质，避免了混料介质对铝合金粉末和石墨烯的摩擦碰撞，大大缩短了混料时间，同时减少了铝合金粉末的氧化以及混料介质对石墨烯结构完整性的破坏，使石墨烯、微米级陶瓷颗粒均匀地分散在铝合金基体粉末中;将机械合金化同高效声共振混料相结合，实现了纳米级陶瓷颗粒、石墨烯以及微米级陶瓷颗粒在铝合金基体中的均匀弥散分布，充分发挥了三种增强相的强化效果。
[0058]在本发明的实施例中，参见图5所示，微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料的制备方法具体按照如下步骤进行。
[0059]Al-Cu-Mg-Si合金真空熔炼
[0060]在本发明的实施例中，将Al锭、Cu锭、Mg锭、Al-Si中间合金进行真空熔炼，制备Al-Cu-Mg-Si合金坯锭。
[0061]为了防止真空熔炼过程中Mg元素过度烧损，真空熔炼温度不宜过高。这主要基于Mg金属的沸点为1090℃，当加热温度超过Mg元素的沸点温度时，相关元素变成气体，烧损严重，致使Al-Cu-Mg-Si合金成分不准确，因此真空熔炼需在Mg金属沸点以下进行。在本发明的一些实施例中，Al-Cu-Mg-Si合金坯锭的真空熔炼温度为700℃～900℃，真空度≤10-2Pa。
[0062]示例性地，Al-Cu-Mg-Si合金坯锭的真空熔炼温度可以为700℃、750℃、800℃、850℃、900℃中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0063]在本发明的一些实施例中，将Al锭、Cu锭、Mg锭、Al-Si中间合金，按合金配比进行配置，并在真空炉内加热进行熔炼制备Al-Cu-Mg-Si合金坯锭。
[0064]气雾化制粉
[0065]在本发明的实施例中，将Al-Cu-Mg-Si合金坯锭进行气雾化制粉，得到Al-Cu-Mg-Si雾化粉末。
[0066]在本发明的一些实施例中，气雾化制粉过程中，坯锭熔化加热温度为700℃～900℃，气雾化浇注温度为700℃～900℃，保温时间为10min～30min。
[0067]示例性地，坯锭熔化加热温度可以为700℃、750℃、800℃、850℃、900℃中的一种或者满足上述范围值的任意数值。气雾化浇注温度可以为700℃、750℃、800℃、850℃、900℃中的一种或者满足上述范围值的任意数值。保温时间可以为10min、15min、20min、25min、30min中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0068]在本发明的一些实施例中，气雾化制粉过程中，雾化保护气氛采用氮气、氩气或氦气中的任意一种，气体纯度≥99.5%。
[0069]机械合金化混料
[0070]在本发明的实施例中，将Al-Cu-Mg-Si雾化粉末与纳米级陶瓷颗粒进行机械合金化混料或称为机械合金化混合，使纳米级陶瓷颗粒嵌入Al-Cu-Mg-Si雾化粉末内部，得到机械合金化粉末。
[0071]当然需要说明的是，由于纳米级陶瓷颗粒的添加含量不同，在机械合金化混料过程中不可避免地会存在少量纳米级陶瓷颗粒附着于Al-Cu-Mg-Si雾化粉末表面的情况。
[0072]在本发明的一些实施例中，纳米级陶瓷颗粒包括Y2O3、MgO、TiB2、B4C中的一种或几种的组合。
[0073]在本发明的一些实施例中，纳米级陶瓷颗粒的纯度≥99.5%。
[0074]在本发明的一些实施例中，纳米级陶瓷颗粒的平均粒径D50为30nm～100nm。示例性地，纳米级陶瓷颗粒的平均粒径D50可以为30nm、40nm、50nm、60nm、70nm、80nm、90nm、100nm中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0075]在本发明的一些实施例中，机械合金化混料过程中，Al-Cu-Mg-Si雾化粉末和纳米级陶瓷颗粒的总质量与磨球的球料比为10:1～30:1，球磨转速为200r/min～500r/min，混料时间为5h～30h。示例性地，球料比可以为10:1、12:1、15:1、16:1、18:1、20:1、22:1、25:1、26:1、28:1、30:1中的一种或者满足上述范围值的任意数值。球磨转速可以为200r/min、250r/min、300r/min、350r/min、400r/min、450r/min、500r/min中的一种或者满足上述范围值的任意数值。混料时间可以为5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h、16h、17h、18h、19h、20h、21h、22h、23h、24h、25h、26h、27h、28h、29h、30h中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0076]在本发明的一些实施例中，将Al-Cu-Mg-Si雾化粉末、纳米级陶瓷颗粒按配比装入高能球磨设备中，通过机械合金化混料使纳米级陶瓷颗粒嵌入粉末内部，实现二者的均匀混合。
[0077]高效声共振混料
[0078]本发明采用高效声共振的方法混合石墨烯，通过振动传导能量，混料过程不依靠混料介质，在不破坏石墨烯自身结构的基础上解决了石墨烯与铝合金基体粉末比重差别大而导致的混合不均匀的问题;同时引入微米级陶瓷颗粒，通过高效声共振的方法使石墨烯和微米级陶瓷颗粒均匀地分散在铝合金基体粉末中，提升材料的综合性能。
[0079]在本发明的实施例中，将机械合金化粉末与石墨烯、微米级陶瓷颗粒采用高效声共振混料方式或称为高效声共振混合方式通过振动传导能量，使石墨烯和微米级陶瓷颗粒均匀弥散分布于Al-Cu-Mg-Si雾化粉末中，得到复合粉末。
[0080]值得一提的是，由于纳米级陶瓷颗粒的添加含量不同，在机械合金化混料过程中不可避免地会存在少量纳米级陶瓷颗粒附着于Al-Cu-Mg-Si雾化粉末的表面，甚至发生团聚，纳米级陶瓷颗粒的体积百分数尽管只有0.5%～6%，但是因为它是纳米级的，所以一定质量下，数目多，颗粒细，通过机械合金化混料的过程中，属于机械碰撞，无法保证全部的纳米级陶瓷颗粒都进入Al-Cu-Mg-Si雾化粉末内部，因而会存在少量的纳米级陶瓷颗粒附着于Al-Cu-Mg-Si雾化粉末的表面，或发生团聚。而紧接着通过高效声共振的方法，能够将上述附着于Al-Cu-Mg-Si雾化粉末表面的纳米级陶瓷颗粒分布更加均匀，团聚将被打开，实现颗粒的均匀化分布，当然在这个过程中也会存在少量纳米级陶瓷颗粒均匀分布在微米级陶瓷颗粒表面的情况。
[0081]图3示出了Al-Cu-Mg-Si雾化粉末、微米级陶瓷颗粒、纳米级陶瓷颗粒与石墨烯的机械合金化和高效声共振混料后得到的复合粉末5的结构示意图：纳米级陶瓷颗粒3通过机械合金化的方法嵌入到Al-Cu-Mg-Si雾化粉末1内部，同时存在少量纳米级陶瓷颗粒3附着于Al-Cu-Mg-Si雾化粉末1的表面，机械合金化实现了二者的均匀混合，同时还进一步提升了基体粉末的强度;石墨烯4和微米级陶瓷颗粒2通过高效声共振混合方式，在不破坏石墨烯4自身结构的基础上，实现了在Al-Cu-Mg-Si雾化粉末1中的均匀弥散分布。
[0082]在本发明的一些实施例中，微米级陶瓷颗粒包括SiC、B4C、TiB2中的一种或几种的组合。
[0083]在本发明的一些实施例中，微米级陶瓷颗粒的平均粒径D50为5.0μm～30.0μm。示例性地，微米级陶瓷颗粒的平均粒径D50可以为5.0μm、6.0μm、7.0μm、8.0μm、9.0μm、10.0μm、11.0μm、12.0μm、13.0μm、14.0μm、15.0μm、16.0μm、17.0μm、18.0μm、19.0μm、20.0μm、21.0μm、22.0μm、23.0μm、24.0μm、25.0μm、26.0μm、27.0μm、28.0μm、29.0μm、30.0μm中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0084]在本发明的一些实施例中，微米级陶瓷颗粒的纯度≥99.5%。
[0085]在本发明的一些实施例中，高效声共振混料过程中通入保护气体，振动加速度为10g～60g，混料时间为30min～90min。示例性地，振动加速度可以为10g、20g、30g、40g、50g、60g中的一种或者满足上述范围值的任意数值。混料时间可以为30min、35min、40min、45min、50min、55min、60min、65min、70min、75min、80min、85min、90min中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0086]在本发明的一些实施例中，保护气体包括氮气、氩气中的一种。例如，高效声共振混料过程中向罐体通入氮气或者氩气中的一种，以避免进一步氧化。
[0087]在本发明的一些实施例中，将机械合金化粉末与石墨烯、微米级陶瓷颗粒按比例装入高效声共振设备中通过振动传导能量，使石墨烯和微米级陶瓷颗粒均匀弥散分布于Al-Cu-Mg-Si雾化粉末中。
[0088]冷等静压成型
[0089]在本发明的实施例中，将经过高效声共振混料后的复合粉末进行冷等静压成型。
[0090]在本发明的一些实施例中，冷等静压成型的压力为60MPa～100MPa，保压时间为0.5h～3.0h。示例性地，冷等静压成型的压力可以为60MPa、65MPa、70MPa、75MPa、80MPa、85MPa、90MPa、95MPa、100MPa中的一种或者满足上述范围值的任意数值。保压时间可以为0.5h、0.6h、0.8h、1.0h、1.2h、1.5h、1.6h、1.8h、2.0h、2.2h、2.5h、2.6h、2.8h、3.0h中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0091]在本发明的一些实施例中，将复合粉末封装于橡胶包套中进行冷等静压成型，冷等静压成型的最高压力为60MPa～100MPa，保压时间为0.5h～3.0h。
[0092]真空除气
[0093]在本发明的实施例中，将冷等静压成型后的冷压坯锭装入金属包套中进行高温真空除气。
[0094]在本发明的一些实施例中，真空除气的温度为420℃～550℃，封口真空度满足≤10-2Pa。示例性地，真空除气的温度可以为420℃、425℃、430℃、435℃、440℃、445℃、450℃、455℃、460℃、465℃、470℃、475℃、480℃、485℃、490℃、495℃、500℃、505℃、510℃、515℃、520℃、525℃、530℃、535℃、540℃、545℃、550℃中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0095]在本发明的一些实施例中，真空除气采用的金属包套材质包括铜合金、铝合金中的一种，确保真空除气后的坯锭在热等静压致密化过程中包套能够与包套内部的铝合金材料一起均匀协同变形。
[0096]在本发明的一些实施例中，真空除气采用的金属包套的厚度为5mm～10mm。示例性地，金属包套的厚度可以为5mm、6mm、7mm、8mm、9mm、10mm中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0097]在本发明的一些实施例中，真空除气采用的金属包套的材质为铜合金或铝合金中的任意一种，真空除气的最高温度为420℃～550℃，封口真空度满足≤10-2Pa。
[0098]热等静压烧结
[0099]在本发明的实施例中，对真空除气后的坯锭进行热等静压烧结，得到烧结坯。
[0100]在本发明的一些实施例中，热等静压烧结的压力为80MPa～200MPa，温度为420℃～550℃，保压时间为1.0h～3.0h。
[0101]示例性地，热等静压烧结的压力可以为80MPa、90MPa、100MPa、110MPa、120MPa、130MPa、140MPa、150MPa、160MPa、170MPa、180MPa、190MPa、200MPa中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0102]示例性地，热等静压烧结的温度可以为420℃、430℃、440℃、450℃、460℃、470℃、480℃、490℃、500℃、510℃、520℃、530℃、540℃、550℃中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0103]示例性地，热等静压烧结的保压时间可以为1.0h、1.5h、2.0h、2.5h、3.0h中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0104]在本发明的一些实施例中，热等静压烧结的最高压力为80MPa～200MPa，最高加热温度为420℃～550℃，保压时间为1.0h～3.0h。
[0105]挤压成型
[0106]在本发明的实施例中，热等静压烧结后去除坯锭外部的金属包套，对坯锭材料进行挤压成型。
[0107]在本发明的一些实施例中，挤压成型的坯料加热温度为420℃～550℃，挤压模具温度为420℃～550℃，挤压比为10:1～30:1。
[0108]示例性地，挤压成型的坯料加热温度可以为420℃、450℃、480℃、500℃、520℃、550℃中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0109]示例性地，挤压成型的挤压模具温度可以为420℃、450℃、480℃、500℃、520℃、550℃中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0110]示例性地，挤压成型的挤压比可以为10:1、11:1、12:1、13:1、14:1、15:1、16:1、17:1、18:1、19:1、20:1、21:1、22:1、23:1、24:1、25:1、26:1、27:1、28:1、29:1、30:1中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0111]热处理
[0112]在本发明的实施例中，热处理包括固溶时效处理，对挤压后的坯料进行固溶时效热处理强化，得到微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料。
[0113]在本发明的一些实施例中，固溶温度为420℃～550℃，固溶保温时间为1.0h～3.0h，淬火转移时间<20s，水冷温度为20℃～30℃。
[0114]示例性地，固溶温度可以为420℃、450℃、480℃、500℃、520℃、550℃中的一种或者满足上述范围值的任意数值。固溶保温时间可以为1.0h、1.5h、1.8h、2.0h、2.5h、2.8h、3.0h中的一种或者满足上述范围值的任意数值。水冷温度可以为20℃、25℃、30℃中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0115]在本发明的一些实施例中，时效温度为150℃～200℃，时效保温时间为5h～15h。
[0116]示例性地，时效温度可以为150℃、180℃、200℃中的一种或者满足上述范围值的任意数值。时效保温时间可以为5h、6h、7h、8h、9h、10h、11h、12h、13h、14h、15h中的一种或者满足上述范围值的任意数值。
[0117]在本发明的一些实施例中，微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料的制备方法包括：Al-Cu-Mg-Si合金真空熔炼→气雾化制粉→Al-Cu-Mg-Si雾化粉末与纳米级陶瓷颗粒进行机械合金化混料→在机械合金化粉末中加入石墨烯、微米级陶瓷颗粒进行高效声共振混料→冷等静压成型→真空除气→热等静压烧结→挤压成型→热处理，获得高性能、轻量化的微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料。
[0118]除有定义外，以下实施例中所用的技术术语具有与本发明所属领域技术人员普遍理解的相同含义。以下实施例中所用的实验试剂，如无特殊说明，均为常规生化试剂;以下实施例中所用的原材料、仪器和设备等，均可通过市场购买获得或者可通过现有方法获得;所述实验试剂用量，如无特殊说明，均为常规实验操作中试剂用量;所述实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。需要进一步说明的是，下面描述仅是示例性的，而不是对本发明的具体限制。
[0119]实施例1
[0120]提供一种微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料(3.0%纳米级TiB2+0.5%石墨烯+13%微米级SiC/Al-0.9Cu-1.0Mg-0.6Si)，该增强铝基复合材料由铝合金基体和均匀弥散分布在铝合金基体中的增强相组成，其中增强相包括三种，具体为纳米级陶瓷颗粒TiB2，体积百分比为3.0%;石墨烯，体积百分比为0.5%;微米级陶瓷颗粒SiC，体积百分比为13.0%;铝合金基体为Al-0.9Cu-1.0Mg-0.6Si，其中0.9、1.0、0.6表示Cu、Mg、Si的质量百分数分别为0.9%，1.0%，0.6%。
[0121]参见图5所示，微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料的制备包括：首先，将Al锭(纯度>99.9%)、Cu锭(纯度>99.9%)、Mg锭(纯度>99.9%)、Al-Si中间合金(杂质<0.5%)按合金配比进行配置，并加入真空炉中进行熔炼制备Al-Cu-Mg-Si合金坯锭，熔炼温度800℃，真空度<10-2Pa;对熔炼的Al-Cu-Mg-Si坯锭进行气雾化制粉，坯锭熔化温度820℃，气雾化浇注温度820℃，雾化介质为氮气(纯度>99.5%)，得到Al-0.9Cu-1.0Mg-0.6Si雾化粉末。
[0122]然后，将Al-0.9Cu-1.0Mg-0.6Si雾化粉末与3.0vol.%的纳米级TiB2颗粒(平均粒径D50为50nm)放入高能球磨设备中进行机械合金化混料，混合粉末的球料质量比为10:1，以400r/min的速度球磨混合8h，机械合金化混料后纳米级TiB2颗粒嵌入Al-0.9Cu-1.0Mg-0.6Si雾化粉末内部，当然仍存在一小部分的纳米级陶瓷颗粒TiB2附着于雾化粉末表面;将纳米级陶瓷颗粒TiB2嵌入铝合金粉末内部不仅可以实现纳米级陶瓷颗粒的均匀分散，还能够通过晶内和晶界强化提高铝合金基体自身强度，避免了因纳米级陶瓷颗粒团聚导致的材料性能下降。
[0123]接着，将机械合金化混料后得到的机械合金化粉末与0.5vol.%石墨烯、13vol.%微米级SiC颗粒(平均粒径D50为12μm)共同放入共振混料容器中进行高效声共振混料，具体参见图4所示，向高效声共振混料容器6中通入氩气，混合粉末通过振动平台8传导的振动能量形成物料混合流7，分别在共振加速度10g下混料10min、共振加速度20g下混料10min、共振加速度40g下混料15min、共振加速度60g下混料20min，通过高效声共振混料使石墨烯及微米级SiC颗粒均匀分布在Al-0.9Cu-1.0Mg-0.6Si合金粉末中，高效声共振过程通过振动传导能量，不依靠混料介质，避免了混料介质对铝合金粉末和石墨烯的摩擦碰撞，保留石墨烯自身结构的基础上实现了其均匀分布。图1、图2分别示出了经高效声共振混料后得到的复合粉末5的不同位置的SEM照片，从图1可以看出球形Al-Cu-Mg-Si雾化粉末在机械合金化过程中出现一定变形，表面形貌变得不规则;同时未进入Al-Cu-Mg-Si雾化粉末的小部分的纳米级陶瓷颗粒分布在机械合金化粉末和微米级SiC颗粒表面。同时，可以在图2中观察到层状石墨烯的存在。
[0124]接着，将高效声共振混料得到的复合粉末装入橡胶包套进行冷等静压成型，冷等静压成型的压力为70MPa，保压时间为20min，冷等静压后得到的粉末坯锭相对致密度为75%;将粉末坯锭装入6061铝合金包套中并进行焊接，然后将包套放入井式电阻炉内进行真空除气，真空除气过程最高温度为500℃，在500℃下保温2h，最终封口时包套内部真空度<1×10-2Pa;然后将真空除气后带包套的粉末坯料进行热等静压烧结，热等静压烧结过程加热最高温度为500℃，最高压力为90MPa，在最高压力下保压时间为2.5h;热等静压烧结后的坯锭去除金属包套后，将坯料在500℃下保温3h，挤压模具加热温度500℃并保温3h，选择挤压比10:1的圆棒模具进行材料挤压;挤压后的材料进行热处理，在固溶温度530℃下保温1.5h，时效温度为170℃，保温时间为10h。
[0125]实施例1中制备得到的3.0%纳米级TiB2+0.5%石墨烯+13%微米级SiC/Al-0.9Cu-1.0Mg-0.6Si复合材料的密度为2.80g/cm3，致密度为100%，弹性模量为103GPa，室温拉伸强度为622MPa，屈服强度为558MPa、延伸率为6.0%。
[0126]实施例2
[0127]具体操作同实施例1，实施例2与实施例1的不同之处仅在于：
[0128]实施例2中微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料(5%纳米级Y2O3+1.0%石墨烯+19%微米级SiC/Al-0.4Cu-0.9Mg-0.5Si)，其中，纳米级陶瓷颗粒为Y2O3(平均粒径D50为30nm)，体积百分比为5.0%;石墨烯体积百分比为1.0%;微米级陶瓷颗粒为SiC(平均粒径D50为12μm)，体积百分比为19.0%;铝合金基体为Al-0.4Cu-0.9Mg-0.5Si，其中0.4、0.9、0.5表示Cu、Mg、Si的质量百分数分别为0.4%，0.9%，0.5%。
[0129]微纳混杂陶瓷颗粒与石墨烯增强铝基复合材料的制备中：机械合金化混料过程混合粉末的球料质量比为15:1，以400r/min的速度球磨混合10h，机械合金化混料后纳米级Y2O3嵌入Al-0.4Cu-0.9Mg-0.5Si雾化粉末内部以及表面。
[0130]将机械合金化混料后得到的机械合金化粉末与1.0vol.%石墨烯、19vol.%微米级SiC颗粒共同放入共振混料罐体中进行高效声共振混料，分别在共振加速度10g下混料15min、共振加速度20g下混料15min、共振加速度40g下混料20min、共振加速度60g下混料20min，通过高效声共振混料使石墨烯及微米级SiC颗粒均匀分布在Al-0.4Cu-0.9Mg-0.5Si合金粉末中。
[0131]实施例2中制备得到的5%纳米级Y2O3+1.0%石墨烯+19%微米级SiC/Al-0.4Cu-0.9Mg-0.5Si复合材料的密度为2.83g/cm3，致密度为100%，弹性模量为124GPa，室温拉伸强度为698MPa，屈服强度为625MPa、延伸率为4.5%。
[0132]对比例1
[0133]具体操作同实施例1，对比例1与实施例1的不同之处仅在于：
[0134]对比例1未采用机械合金化混料及高效声共振混料，将体积百分比为3.0%的纳米级陶瓷颗粒TiB2、体积百分比为0.5%的石墨烯、体积百分比为13.0%的微米级陶瓷颗粒SiC、成分为Al-0.9Cu-1.0Mg-0.6Si的铝合金粉末采用传统球磨法进行混合，所有粉末组成的混合粉末的球料质量为比2:1，球磨时间为24h。对比例1中所采用的各原料粉末的平均粒径均与实例1相同，传统球磨混料不仅耗时长，而且混料后存在较多的纳米级陶瓷颗粒及石墨烯的团聚现象，增强体团聚缺陷导致材料强度、延伸率下降较多。
[0135]对比例2
[0136]具体操作同实施例1，对比例2与实施例1的不同之处仅在于：
[0137]对比例2未采用机械合金化混料，直接将体积百分比为3.0%的纳米级陶瓷颗粒TiB2、体积百分比为0.5%的石墨烯、体积百分比为13.0%的微米陶瓷颗粒SiC，成分为Al-0.9Cu-1.0Mg-0.6Si的铝合金粉末，进行高效声共振混料，分别在共振加速度10g下混料15min、共振加速度20g下混料15min、共振加速度40g下混料20min、共振加速度60g下混料25min。对比例2中所采用的各原料粉末的平均粒径均与实例1相同;经过高效声共振混料后，大部分纳米级陶瓷颗粒附着在铝合金粉末表面，不利于后续粉末烧结过程中界面结合，同时表面附着过多的纳米级陶瓷颗粒容易形成脆性晶界降低材料性能。
[0138]对比例3
[0139]具体操作同实施例1，对比例3与实施例1的不同之处仅在于：
[0140]对比例3未采用高效声共振混料，直接将体积百分比为3.0%的纳米级陶瓷颗粒TiB2、体积百分比为0.5%的石墨烯、体积百分比为13.0%的微米级陶瓷颗粒SiC，成分为Al-0.9Cu-1.0Mg-0.6Si的铝合金粉末，进行机械合金化混料，所有粉末组成的混合粉末的球料质量比为20:1，以400r/min的速度高能球磨15h。对比例3中所采用各原料粉末的平均粒径均与实施例1相同;经过机械合金化混料后，大部分纳米级陶瓷颗粒TiB2嵌入Al-0.9Cu-1.0Mg-0.6Si合金粉末内部，但是石墨烯自身结构完整性遭到破坏，同时机械合金化过程铝合金粉末变形严重，材料延伸率出现较大幅度下降。
[0141]性能测试
[0142]将实施例1至2及对比例1至3中粉末混合方法及粉末均匀性结果进行汇总，如表1所示。
[0143]表1实施例及对比例中粉末混合方法及粉末均匀性结果汇总
[0144]
[0145]同时，拉伸性能参照GB/T 228.1 2021，弹性模量参照GB/T 22315-2008，测试实施例1至2及对比例1至3中制得的铝基复合材料的抗拉强度、屈服强度和延伸率，测试结果如表2所示。
[0146]表2实施例及对比例中制得的铝基复合材料的性能汇总
[0147]
组别弹性模量/GPa抗拉强度/Mpa屈服强度/MPa延伸率/%实施例11036225586.0实施例21246986254.5对比例11014433864.0对比例21015054396.5对比例31015374853.0
[0148]结合表1及表2中数据可以看出，本发明提供的制备方法能够优化铝基复合材料粉末混合中由于添加纳米级陶瓷颗粒、石墨烯等增强相后出现的团聚现象。一方面通过机械合金化混料方法能够克服纳米级陶瓷颗粒粒径太小，易发生团聚的问题，将纳米级陶瓷颗粒嵌入铝合金基体粉末内部，起到较好的晶内和晶界强化作用;另一方面采用高效声共振的方法混合石墨烯，通过振动传导能量，不依靠混料介质，在不破坏石墨烯自身结构的基础上解决了石墨烯与铝合金基体粉末比重差别大而导致的混合不均匀的问题;同时加入微米级陶瓷颗粒，通过高效声共振的方法使石墨烯和微米级陶瓷颗粒均匀地分散在铝合金基体粉末中，最后通过挤压变形使得石墨烯发生定向排布，进一步提升石墨烯在铝基复合材料中分散均匀性，解决了相容性不佳的问题，提升材料的综合性能。
[0149]最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制;尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换;而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
说明书附图(5)
