權(quán)利要求

1.一種高性能金屬材料的制備工藝，其特征在于，包括以下步驟：

S1，將十二烷基三乙氧基硅烷加入至水、乙醇和異丙醇的混合液，攪拌均勻得到分散液，將碳納米管加入到硫酸和硝酸的混合液中進(jìn)行一次反應(yīng)，接著加入分散液進(jìn)行二次反應(yīng)，再加入碳化硅粉末進(jìn)行三次反應(yīng)，過濾干燥得到改性碳納米管;

S2，惰性氣體下，混合改性碳納米管和純鋁粉，一次球磨得到改性碳納米管/鋁粉末，接著混合改性碳納米管/鋁粉末和銅粉，二次球磨得到改性碳納米管/鋁/銅粉末，接著混合改性碳納米管/鋁/銅粉末和鎂合金AZ91D，三次球磨得到改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末;

S3，將改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末進(jìn)行冷壓、燒結(jié)、老化后得到高性能金屬材料。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能金屬材料的制備工藝，其特征在于，步驟S1中，十二烷基三乙氧基硅烷、水、乙醇和異丙醇的體積比為1:(0.5-1):(0.5-1): (0.5-1)。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能金屬材料的制備工藝，其特征在于，步驟S1中，所述碳納米管、硝酸、硫酸和碳化硅的用量之比為1g:(50-100) ml :(150-300)ml:(0.5-1)g。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能金屬材料的制備工藝，其特征在于，步驟S1中，所述一次反應(yīng)的步驟為在80-120℃下攪拌反應(yīng)4-8h，所述二次反應(yīng)的步驟為在100-150℃下回流1-3h，所述三次反應(yīng)的步驟為以150r/min-300r/min攪拌30-60min。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能金屬材料的制備工藝，其特征在于，步驟S2中，所述惰性氣體為氮氣或氬氣。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能金屬材料的制備工藝，其特征在于，步驟S2中，所述改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末中改性碳納米管、鋁、銅、鎂的質(zhì)量之比為(1-3):1:(4-5):(1-3)。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能金屬材料的制備工藝，其特征在于，步驟S2中，所述一次球磨的具體條件為：200-400r/min球磨3-6h;

所述二次球磨的具體條件為：200-400r/min球磨1-3h;

所述三次球磨的具體條件為：200-400r/min球磨0.5-1h。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能金屬材料的制備工藝，其特征在于，步驟S3中，所述冷壓的具體條件為：

在2-6Mpa下冷壓10-20min。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種高性能金屬材料的制備工藝，其特征在于，步驟S3中，所述燒結(jié)的具體條件為：在火花等離子燒結(jié)爐中于500-700℃下燒結(jié)0.5-2h;所述老化的具體條件為：在老化爐中于150-400℃下保溫4-8h。

10.一種如權(quán)利要求1-9任一項所述的高性能金屬材料的制備工藝得到的金屬材料。

說明書

技術(shù)領(lǐng)域

[0001]本發(fā)明涉及金屬材料生產(chǎn)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種高性能金屬材料及其制備工藝。

背景技術(shù)

[0002]Al-Cu-Mg系鋁合金具有密度低、強度高、鑄造性能、焊接性能以及加工性能良好等綜合性能，其退火態(tài)和時效態(tài)板材被廣泛應(yīng)用于航空工業(yè)及民用工業(yè)等領(lǐng)域，尤其是在航空工業(yè)中有著十分重要的地位，是航空工業(yè)主要結(jié)構(gòu)材料之一。20世紀(jì)80年代以后，隨著航空航天領(lǐng)域的迅猛發(fā)展，對飛機的要求越來越高，其服役環(huán)境更加惡劣，除了要求基本的高強度之外，還要滿足高延展性的要求。

[0003]碳納米管的比表面積最高可達(dá)1300 m2/g;楊氏模量接近1 TPa。在常見鋁合金材料中適當(dāng)加入少量的碳納米管有助于增加鋁合金的楊氏模量、抗拉強度等力學(xué)性能。

[0004]如CN108504915B公開了一種具有高強度Goss+P織構(gòu)和優(yōu)異抗疲勞性能的Al-Cu-Mg合金及工藝，所述合金包括Cu 4.2～4.5%，Mg 1.2～1.5%，Mn 0.3～0.8%，Ti 0.03～0.1%，F(xiàn)e<0.06%，Si<0.06%;且Cu/Mg質(zhì)量比為2.9～3.7。熱加工方法是將Al Cu Mg鑄錠進(jìn)行均勻化、高溫快速熱軋、再結(jié)晶退火、固溶淬火、自然時效。

[0005]但是上述專利中碳納米管易團(tuán)聚，容易導(dǎo)致應(yīng)力集中或者界面結(jié)合不良，導(dǎo)致鋁合金的延展性太差，有鑒于此，特提出本發(fā)明。

發(fā)明內(nèi)容

[0006]本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的碳納米管易團(tuán)聚導(dǎo)致合金的延展性較差而提出的一種高性能金屬材料及其制備工藝。

[0007]本發(fā)明的目的可以通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)：

本申請第一方面提供了一種高性能金屬材料的制備工藝，包括以下步驟：

S1，將十二烷基三乙氧基硅烷加入至水、乙醇和異丙醇的混合液，攪拌均勻得到分散液，將碳納米管加入到硫酸和硝酸的混合液中進(jìn)行一次反應(yīng)，接著加入分散液進(jìn)行二次反應(yīng)，再加入碳化硅粉末進(jìn)行三次反應(yīng)，過濾干燥得到改性碳納米管;

S2，惰性氣體下，混合改性碳納米管和純鋁粉，一次球磨得到改性碳納米管/鋁粉末，接著混合改性碳納米管/鋁粉末和銅粉，二次球磨得到改性碳納米管/鋁/銅粉末，接著混合改性碳納米管/鋁/銅粉末和鎂合金AZ91D，三次球磨得到改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末;

S3，將改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末進(jìn)行冷壓、燒結(jié)、老化后得到高性能金屬材料。

[0008]優(yōu)選的，步驟S1中，十二烷基三乙氧基硅烷、水、乙醇、異丙醇的體積比為1:(0.5-1):(0.5-1): (0.5-1)。

[0009]優(yōu)選的，步驟S1中，所述碳納米管、硝酸、硫酸和碳化硅的用量之比為1g:(50-100)ml:(150-300) ml:(0.5-1)g。

[0010]優(yōu)選的，步驟S1中，所述一次反應(yīng)的步驟為在80-120℃下攪拌反應(yīng)4-8h，所述二次反應(yīng)的步驟為在100-150℃下回流1-3h，所述三次反應(yīng)的步驟為以150r/min-300r/min攪拌30-60min。

[0011]優(yōu)選的，步驟S2中，所述惰性氣體為氮氣或氬氣。

[0012]優(yōu)選的，步驟S2中，所述改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末中改性碳納米管、鋁、銅、鎂的質(zhì)量之比為(1-3):1:(4-5):(1-3)。

[0013]優(yōu)選的，步驟S2中，所述一次球磨的具體條件為：200-400r/min球磨3-6h;

所述二次球磨的具體條件為：200-400r/min球磨1-3h;

所述三次球磨的具體條件為：200-400r/min球磨0.5-1h。

[0014]優(yōu)選的，步驟S3中，所述冷壓的具體條件為：

在2-6Mpa下冷壓10-20min。

[0015]優(yōu)選的，步驟S3中，所述燒結(jié)的具體條件為：

在火花等離子燒結(jié)爐中于500-700℃下燒結(jié)0.5-2h。

[0016]優(yōu)選的，步驟S3中，所述老化的具體條件為：

在老化爐中于150-400℃下保溫4-8h。

[0017]本發(fā)明第二方面提供了一種如上述的高性能金屬材料的制備工藝得到的金屬材料。

[0018]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下有益效果：

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明首先對碳納米管進(jìn)行氧化處理，通過硫酸和硝酸的作用使得碳納米管被酸化，位于碳納米管外表面的羥基和羧基開始出現(xiàn)并且有利于改性，并且去除了碳納米管的相關(guān)雜質(zhì)，也不會改變碳納米管本身的結(jié)構(gòu)。另一方面，通過十二烷基三乙氧基硅烷改性碳納米管，碳納米管表面的羥基與硅烷進(jìn)行反應(yīng)改性，而硅烷基團(tuán)的水解和縮合，會產(chǎn)生交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，有利于金屬與碳納米管界面結(jié)合，并且十二烷會產(chǎn)生間位阻效應(yīng)，使得范德華力減少，而碳納米管團(tuán)聚的原因是范德華力較大，利用十二烷的空間位阻效應(yīng)使得范德華力減少，自然使得改性碳納米管的分散性增強，更進(jìn)一步的，再利用碳納米管表面剩余的羥基和羧基產(chǎn)生的氫鍵作用使得碳納米管與碳化硅產(chǎn)生吸附作用，達(dá)成預(yù)分散效果，并且硅烷產(chǎn)生的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)也加強了碳納米管與碳化硅產(chǎn)生吸附作用，這主要是由于交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)形成了更多的孔隙和通道，從而增加了碳納米管表面的比表面積，更大的比表面積意味著材料能與更多的碳化硅接觸，進(jìn)而提高吸附作用，并且交聯(lián)網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)使得碳化硅與碳納米管之間形成更強的相互作用力，從而提高了碳納米管與碳化硅界面的穩(wěn)定性，網(wǎng)格狀的結(jié)構(gòu)也對碳納米管具有擠壓作用，從而提高吸附的穩(wěn)定性的機械性能。因此，十二烷的化學(xué)作用和吸附產(chǎn)生的物理化學(xué)作用協(xié)同使得碳納米管的分散作用極大的提高，由此，使得合金的延展性增強，同時，碳納米管通過晶粒細(xì)化、位錯強化(熱失配)、Orowan 循環(huán)和載荷傳遞增強了合金的強度。

附圖說明

[0019]圖1為本發(fā)明的制備方法流程圖。

具體實施方式

[0020]為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。

[0021]為了便于理解本申請，下面將通過實施例對本申請進(jìn)行更全面的描述。但是，本申請可以以許多不同的形式來實現(xiàn)，并不限于本文所描述的實施例。相反地，提供這些實施例的目的是使對本申請的公開內(nèi)容的理解更加透徹全面。

[0022]為了簡便，本申請僅明確地公開了一些數(shù)值范圍。然而，任意下限可以與任何上限組合形成未明確記載的范圍;以及任意下限可以與其它下限組合形成未明確記載的范圍，同樣任意上限可以與任意其它上限組合形成未明確記載的范圍。此外，盡管未明確記載，但是范圍端點間的每個點或單個數(shù)值都包括在該范圍內(nèi)。因而，每個點或單個數(shù)值可以作為自身的下限或上限與任意其它點或單個數(shù)值組合或與其它下限或上限組合形成未明確記載的范圍。

[0023]除非另有定義，本文所使用的所有的技術(shù)和科學(xué)術(shù)語與屬于本申請的技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員通常理解的含義相同。本文中在本申請的說明書中所使用的術(shù)語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在于限制本申請。需要說明的是，除非另有說明，本文所使用的術(shù)語“和/或”包括一個或多個相關(guān)的所列項目的任意的和所有的組合，“以上”、“以下”為包括本數(shù)，“一種或多種”中的“多種”的含義是兩種以上。

[0024]實施例1

[0025]參照圖1，本實施例提供了一種高性能金屬材料的制備工藝，包括以下步驟：

S1，將十二烷基三乙氧基硅烷加入至水、乙醇和異丙醇的混合液，其中十二烷基三乙氧基硅烷、水、乙醇和異丙醇之間的體積比為1:0.5:0.5:0.5，攪拌均勻得到分散液，將1g碳納米管加入到50ml硫酸和150ml硝酸的混合液中在100℃下攪拌反應(yīng)6h，接著加入分散液在120℃下回流1h，再加入0.5g碳化硅粉末以200r/min攪拌30min使得碳納米管吸附在碳化硅表面，過濾干燥得到改性碳納米管;

S2，在氬氣下混合改性碳納米管和純鋁粉，300r/min球磨4h得到改性碳納米管/鋁粉末，接著混合改性碳納米管/鋁粉末和銅粉，300r/min球磨2h得到改性碳納米管/鋁/銅粉末，接著混合改性碳納米管/鋁/銅粉末和鎂合金AZ91D，300r/min球磨0.5h得到改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末，并控制改性碳納米管、鋁、銅、鎂的質(zhì)量之比為1：1：4.5：1.8。

[0026]S3，將改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末進(jìn)行在4Mpa下冷壓15min，接著在火花等離子燒結(jié)爐中于600℃下燒結(jié)1h，自然冷卻后在老化爐中于200℃下保溫6h得到高性能金屬材料。

[0027]實施例2

[0028]參照圖1，本實施例提供了一種高性能金屬材料的制備工藝，包括以下步驟：

S1，將十二烷基三乙氧基硅烷加入至水、乙醇和異丙醇的混合液，其中十二烷基三乙氧基硅烷、水、乙醇和異丙醇的體積比為1:1:1:1，攪拌均勻得到分散液，將1g碳納米管加入到100ml硫酸和300ml硝酸的混合液中在100℃下攪拌反應(yīng)6h，接著加入分散液在120℃下回流1h，再加入0.5g碳化硅粉末以200r/min攪拌30min使得碳納米管吸附在碳化硅表面，過濾干燥得到改性碳納米管;

S2，在氬氣下混合改性碳納米管和純鋁粉，300r/min球磨4h得到改性碳納米管/鋁粉末，接著混合改性碳納米管/鋁粉末和銅粉，300r/min球磨2h得到改性碳納米管/鋁/銅粉末，接著混合改性碳納米管/鋁/銅粉末和鎂合金AZ91D，300r/min球磨0.5h得到改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末，并控制改性碳納米管、鋁、銅、鎂的質(zhì)量之比為1：1：4.5：1.8。

[0029]S3，將改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末進(jìn)行在4Mpa下冷壓15min，接著在火花等離子燒結(jié)爐中于600℃下燒結(jié)1h，自然冷卻后在老化爐中于200℃下保溫6h得到高性能金屬材料。

[0030]實施例3

[0031]參照圖1，本實施例提供了一種高性能金屬材料的制備工藝，包括以下步驟：

S1，將十二烷基三乙氧基硅烷加入至水、乙醇和異丙醇的混合液，其中十二烷基三乙氧基硅烷、水、乙醇和異丙醇的體積比為1:0.5:0.5:0.5，攪拌均勻得到分散液，將1g碳納米管加入到50ml硫酸和150ml硝酸的混合液中在100℃下攪拌反應(yīng)6h，接著加入分散液在100℃下回流3h，再加入0.5g碳化硅粉末以200r/min攪拌30min使得碳納米管吸附在碳化硅表面，過濾干燥得到改性碳納米管;

S2，在氬氣下混合改性碳納米管和純鋁粉，300r/min球磨4h得到改性碳納米管/鋁粉末，接著混合改性碳納米管/鋁粉末和銅粉，300r/min球磨2h得到改性碳納米管/鋁/銅粉末，接著混合改性碳納米管/鋁/銅粉末和鎂合金AZ91D，300r/min球磨0.5h得到改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末，并控制改性碳納米管、鋁、銅、鎂的質(zhì)量之比為1：1：4.5：1.8。

[0032]S3，將改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末進(jìn)行在4Mpa下冷壓15min，接著在火花等離子燒結(jié)爐中于600℃下燒結(jié)1h，自然冷卻后在老化爐中于200℃下保溫6h得到高性能金屬材料。

[0033]實施例4

[0034]參照圖1，本實施例提供了一種高性能金屬材料的制備工藝，包括以下步驟：

S1，將十二烷基三乙氧基硅烷加入至水、乙醇和異丙醇的混合液，其中十二烷基三乙氧基硅烷、水、乙醇和異丙醇的體積比為1:0.5:0.5:0.5，攪拌均勻得到分散液，將1g碳納米管加入到50ml硫酸和150ml硝酸的混合液中在100℃下攪拌反應(yīng)6h，接著加入分散液在120℃下回流1h，再加入0.5g碳化硅粉末以200r/min攪拌30min使得碳納米管吸附在碳化硅表面，過濾干燥得到改性碳納米管;

S2，在氬氣下混合改性碳納米管和純鋁粉，200r/min球磨4h得到改性碳納米管/鋁粉末，接著混合改性碳納米管/鋁粉末和銅粉，400r/min球磨2h得到改性碳納米管/鋁/銅粉末，接著混合改性碳納米管/鋁/銅粉末和鎂合金AZ91D，300r/min球磨0.5h得到改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末，再加入0.5g碳化硅粉末以200r/min攪拌30min使得碳納米管吸附在碳化硅表面，并控制改性碳納米管、鋁、銅、鎂的質(zhì)量之比為1：1：4.5：1.8。

[0035]S3，將改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末進(jìn)行在4Mpa下冷壓15min，接著在火花等離子燒結(jié)爐中于600℃下燒結(jié)1h，自然冷卻后在老化爐中于200℃下保溫6h得到高性能金屬材料。

[0036]實施例5

[0037]參照圖1，本實施例提供了一種高性能金屬材料的制備工藝，包括以下步驟：

S1，將十二烷基三乙氧基硅烷加入至水、乙醇和異丙醇的混合液，其中十二烷基三乙氧基硅烷、水、乙醇和異丙醇的體積比為1:0.5:0.5:0.5，攪拌均勻得到分散液，將1g碳納米管加入到50ml硫酸和150ml硝酸的混合液中在100℃下攪拌反應(yīng)6h，接著加入分散液在120℃下回流1h，再加入0.5g碳化硅粉末以200r/min攪拌30min使得碳納米管吸附在碳化硅表面，過濾干燥得到改性碳納米管;

S2，在氬氣下混合改性碳納米管和純鋁粉，300r/min球磨4h得到改性碳納米管/鋁粉末，接著混合改性碳納米管/鋁粉末和銅粉，300r/min球磨2h得到改性碳納米管/鋁/銅粉末，接著混合改性碳納米管/鋁/銅粉末和鎂合金AZ91D，300r/min球磨0.5h得到改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末，并控制改性碳納米管、鋁、銅、鎂的質(zhì)量之比為2：1：4.5：1.8。

[0038]S3，將改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末進(jìn)行在4Mpa下冷壓15min，接著在火花等離子燒結(jié)爐中于600℃下燒結(jié)1h，自然冷卻后在老化爐中于200℃下保溫6h得到高性能金屬材料。

[0039]實施例6

[0040]參照圖1，本實施例提供了一種高性能金屬材料的制備工藝，包括以下步驟：

S1，將十二烷基三乙氧基硅烷加入至水、乙醇和異丙醇的混合液，其中十二烷基三乙氧基硅烷、水、乙醇和異丙醇的體積比為1:0.5:0.5:0.5，攪拌均勻得到分散液，將1g碳納米管加入到50ml硫酸和150ml硝酸的混合液中在100℃下攪拌反應(yīng)6h，接著加入分散液在120℃下回流1h，再加入0.5g碳化硅粉末以200r/min攪拌30min使得碳納米管吸附在碳化硅表面，過濾干燥得到改性碳納米管;

S2，在氬氣下混合改性碳納米管和純鋁粉，300r/min球磨4h得到改性碳納米管/鋁粉末，接著混合改性碳納米管/鋁粉末和銅粉，300r/min球磨2h得到改性碳納米管/鋁/銅粉末，接著混合改性碳納米管/鋁/銅粉末和鎂合金AZ91D，300r/min球磨0.5h得到改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末，并控制改性碳納米管、鋁、銅、鎂的質(zhì)量之比為3：1：4.5：1.8。

[0041]S3，將改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末進(jìn)行在4Mpa下冷壓15min，接著在火花等離子燒結(jié)爐中于600℃下燒結(jié)1h，自然冷卻后在老化爐中于200℃下保溫6h得到高性能金屬材料。

[0042]實施例7

[0043]參照圖1，本實施例提供了一種高性能金屬材料的制備工藝，包括以下步驟：

S1，將十二烷基三乙氧基硅烷加入至水、乙醇和異丙醇的混合液，其中十二烷基三乙氧基硅烷、水、乙醇和異丙醇的體積比為1:0.5:0.5:0.5，攪拌均勻得到分散液，將1g碳納米管加入到50ml硫酸和150ml硝酸的混合液中在100℃下攪拌反應(yīng)6h，接著加入分散液在120℃下回流1h，再加入0.5g碳化硅粉末以200r/min攪拌30min使得碳納米管吸附在碳化硅表面，過濾干燥得到改性碳納米管;

S2，在氬氣下混合改性碳納米管和純鋁粉，300r/min球磨4h得到改性碳納米管/鋁粉末，接著混合改性碳納米管/鋁粉末和銅粉，300r/min球磨2h得到改性碳納米管/鋁/銅粉末，接著混合改性碳納米管/鋁/銅粉末和鎂合金AZ91D，300r/min球磨0.5h得到改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末，并控制改性碳納米管、鋁、銅、鎂的質(zhì)量之比為1：1：5：3。

[0044]S3，將改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末進(jìn)行在4Mpa下冷壓15min，接著在火花等離子燒結(jié)爐中于600℃下燒結(jié)1h，自然冷卻后在老化爐中于200℃下保溫6h得到高性能金屬材料。

[0045]實施例8

[0046]參照圖1，本實施例提供了一種高性能金屬材料的制備工藝，包括以下步驟：

S1，將十二烷基三乙氧基硅烷加入至水、乙醇和異丙醇的混合液，其中十二烷基三乙氧基硅烷、水、乙醇和異丙醇的體積比為1:0.5:0.5:0.5，攪拌均勻得到分散液，將1g碳納米管加入到50ml硫酸和150ml硝酸的混合液中在100℃下攪拌反應(yīng)6h，接著加入分散液在120℃下回流1h，再加入0.5g碳化硅粉末以200r/min攪拌30min使得碳納米管吸附在碳化硅表面，過濾干燥得到改性碳納米管;

S2，在氬氣下混合改性碳納米管和純鋁粉，300r/min球磨4h得到改性碳納米管/鋁粉末，接著混合改性碳納米管/鋁粉末和銅粉，300r/min球磨2h得到改性碳納米管/鋁/銅粉末，接著混合改性碳納米管/鋁/銅粉末和鎂合金AZ91D，300r/min球磨0.5h得到改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末，并控制改性碳納米管、鋁、銅、鎂的質(zhì)量之比為1：1：4：1。

[0047]S3，將改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末進(jìn)行在4Mpa下冷壓15min，接著在火花等離子燒結(jié)爐中于600℃下燒結(jié)1h，自然冷卻后在老化爐中于200℃下保溫6h得到高性能金屬材料。

[0048]對比例1

參照圖1，本實施例提供了一種高性能金屬材料的制備工藝，包括以下步驟：

S1，將十二烷基三乙氧基硅烷加入至水、乙醇和異丙醇的混合液，其中十二烷基三乙氧基硅烷、水、乙醇和異丙醇之間的體積比為1:0.5:0.5:0.5，攪拌均勻得到分散液，將1g碳納米管加入到50ml硫酸和150ml硝酸的混合液中在100℃下攪拌反應(yīng)6h，接著加入分散液在120℃下回流1h，過濾干燥得到改性碳納米管

S2，在氬氣下混合改性碳納米管和純鋁粉，300r/min球磨4h得到改性碳納米管/鋁粉末，接著混合改性碳納米管/鋁粉末和銅粉，300r/min球磨2h得到改性碳納米管/鋁/銅粉末，接著混合改性碳納米管/鋁/銅粉末和鎂合金AZ91D，300r/min球磨0.5h得到改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末，并控制改性碳納米管、鋁、銅、鎂的質(zhì)量之比為1：1：4.5：1.8。

[0049]S3，將改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末進(jìn)行在4Mpa下冷壓15min，接著在火花等離子燒結(jié)爐中于600℃下燒結(jié)1h，自然冷卻后在老化爐中于200℃下保溫6h得到高性能金屬材料。

[0050]對比例2

本對比例提供了一種高性能金屬材料的制備工藝，包括以下步驟：

S1，在氬氣下混合鋁粉末和銅粉，300r/min球磨2h得到鋁/銅粉末，接著混合鋁/銅粉末和鎂合金AZ91D，300r/min球磨0.5h得到鋁/銅/鎂粉末，并控制鋁、銅、鎂的質(zhì)量之比為1：4.5：1.8。

[0051]S3，將改性碳納米管/鋁/銅/鎂粉末進(jìn)行在4Mpa下冷壓15min，接著在火花等離子燒結(jié)爐中于600℃下燒結(jié)1h，自然冷卻后在老化爐中于200℃下保溫6h得到高性能金屬材料。

[0052]對比例3

本對比例提供了一種高性能金屬材料的制備工藝，包括以下步驟：

S1，在氬氣下混合碳納米管和純鋁粉，300r/min球磨4h得到碳納米管/鋁粉末，接著混合碳納米管/鋁粉末和銅粉，300r/min球磨2h得到碳納米管/鋁/銅粉末，接著混合碳納米管/鋁/銅粉末和鎂合金AZ91D，300r/min球磨0.5h得到碳納米管/鋁/銅/鎂粉末，并控制碳納米管、鋁、銅、鎂的質(zhì)量之比為1：1：4.5：1.8。

[0053]S3，將碳納米管/鋁/銅/鎂粉末進(jìn)行在4Mpa下冷壓15min，接著在火花等離子燒結(jié)爐中于600℃下燒結(jié)1h，自然冷卻后在老化爐中于200℃下保溫6h得到高性能金屬材料。

[0054]將實施例1至實施例8和對比例1和對比例2所得到的金屬材料壓鑄成測試所用標(biāo)準(zhǔn)試棒并在拉伸試驗機上按照GB/T 228.1-2021進(jìn)行力學(xué)測試，所得性能參數(shù)詳見下表1。

[0055]表1 實施例和對比例的金屬材料力學(xué)性能參數(shù)

由上表可知，本發(fā)明創(chuàng)造性的利用了改性碳納米管極大地增強了鋁合金的力學(xué)性能和延展性，避免了碳納米管在鋁合金中團(tuán)聚導(dǎo)致的鋁合金延展性變差，并且，利用硅烷基團(tuán)的水解和縮合產(chǎn)生的交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)有利于碳納米管與鋁合金的界面結(jié)合，更進(jìn)一步的利用碳納米管表面上羥基和羧基的官能團(tuán)產(chǎn)生的氫鍵使得碳納米管在碳化硅中達(dá)成預(yù)分散效果，且制備工藝簡單、成本較低，有望大規(guī)模應(yīng)用于航空工業(yè)及民用工業(yè)的相關(guān)結(jié)構(gòu)件中。

[0056]上述的對實施例的描述是為便于該技術(shù)領(lǐng)域的普通技術(shù)人員能理解和使用發(fā)明。熟悉本領(lǐng)域技術(shù)的人員顯然可以容易地對這些實施例做出各種修改，并把在此說明的一般原理應(yīng)用到其他實施例中而不必經(jīng)過創(chuàng)造性的勞動。因此，本發(fā)明不限于上述實施例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的揭示，不脫離本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和修改都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。

說明書附圖(1)