Aluminum-graphene composite material was synthesized by direct chemical interaction of boron carbide with molten matrix of Al-Mn alloy (analogue of АА 3003 alloy) with 1.22 wt. % of manganese, in molten alkali halides media. Initial Al-Mn alloy consists from aluminum base with formation of minor intermetallic amounts of MnAl6, but in aluminum-graphene composite except of aluminum base by the means of XRD the additional formation of double carbide AlMn3С. The formation of aluminum carbides was never detected no in pure aluminum, neither in all its alloys which was studied earlier. It was shown that the formation of three-layered graphene with linear dimensions up to 50 µm with total carbon concentration 0.055 wt.% decreases the onset point from 657.6℃for alloy AA3003 till 648℃for aluminum-graphene composite and results in an additional small peak at 650.1℃, which may be due to graphene oxidation. The original alloy AA 3003 in the air flow increases the mass when heated to 700℃by 0.16%, and the aluminum-graphene composite by 0.14 % which indicates a more significant oxidation of the original alloy AA 3003 compared the aluminum-graphene composite material. The effect of introduction of graphene into a metal matrix on the thermal properties of the composite was investigated, including under conditions of thermal cycling – triple heating up to 750℃and cooling up to 300℃in the air. It was shown that when graphene is introduced in the content up to 0.04 wt.% it does not change the mass of composite during thermal cycling as well as original alloy, while an increase in content up to 0.05 wt.% leads to an increase in mass of composite. Therefore, the composite material Al-Mn-graphene with a content of graphene up to 0.04 wt.%, which has higher mechanical properties compared to the alloy can be successfully used as plates of heat and radiators, since it is not subject to oxidation during thermal cycling.
Алюминий-графеновый композиционный материал был получен при прямом химическом взаимодействии карбида бора с расплавленной матрицей из алюминиевого сплава АМц, содержащего 1.22 мас.% марганца (аналога сплава АА 3003), в среде расплавленных галогенидов щелочных металлов. Исходный сплав состоит из основы – алюминия, с образованием в нем минорных интерметаллидных фазMnAl6. При этом в алюминий-графеновом композите, помимо главной фазы – алюминия, методом рентгеновской дифракции доказано дополнительное образование двойного карбида алюминия-марганца составаAlMn3С. Образование карбидной фазы в алюминии и его сплавах, ранее изученных, не наблюдалось. Показано, что введение пленок трехслойного графена с линейными размерами до 50 мкм в содержаниях до 0.055 мас.% снижает температуру начала плавления с 657.6℃для сплава АМц до 648℃для алюминий-графенового композита и приводит к появлению дополнительного небольшого пика при 650.1℃, что может быть связано с окислением графена. Исходный сплав АМц в токе воздуха увеличивает массу при нагреве до 700℃на 0.16%, а алюминий-графеновый композит на 0.14%, что говорит о более значительном окислении исходного сплава по сравнению с алюминий-графеновым композиционным материалом. Исследовано влияние введения графена в металлическую матрицу на термические свойства композита, в том числе в условиях термоциклирования – трехкратного нагрева до 750℃и охлаждения до 300℃в среде воздуха. Показано, что введение графена в содержаниях до 0.04 мас.% не изменяет массу композита при термоциклировании, так же как и исходного сплава АМц, в то время как повышение содержания графена до 0.05 мас.% приводит к увеличению массы композита. Следовательно, композиционный материал АМц-графенc содержанием графена до 0.04 мас.%, обладающий более высокими механическими свойствами по сравнению со сплавом АМц, может быть успешно использован в качестве пластин теплообменников и радиаторов, так как он не подвержен оксидированию при термоциклировании.