[發明專利]激光－感應復合熔化沉積梯度含量的CNTs增強銅基復合材料的方法

無效

• 申請號: 201310082105.1
• 申請日: 2013-03-15
• 公開（公告）號: CN103128284A
• 公開（公告）日: 2013-06-05
• 發明（設計）人: 周圣豐;戴曉琴;吳超;張天佑
• 申請（專利權）人: 南昌航空大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;C22C47/14;C22C49/02;C22C49/14;C22C101/10
• 代理公司: 南昌洪達專利事務所 36111
• 代理人: 劉凌峰

1.一種激光－感應復合熔化沉積梯度含量的CNTs增強銅基復合材料的方法，其特征是方法步驟為：

（1）碳納米管的篩選：采用旋轉電泳的方法篩選獲得相同直徑與相同長度的碳納米管，具體為：

1）采用體積比1:1的30~70%硫酸與40~80%硝酸的混合液，對直徑為2~100nm與長度為5~100μm的碳納米管酸洗3~10h，獲得提純的碳納米管；

2）將提純后的碳納米管加入到裝有濃度為0.5~2.0g/L與溫度為40~90℃的十六烷基三甲基溴化銨溶液的表面改性槽內，在超聲波分散器上分散2~8h，使提純后的碳納米管經表面改性后帶正電荷；

3）旋轉電泳裝置的上電極接電源負極，沿其中心軸以速度為5~10轉/分旋轉，其下表面安裝有材質為聚酰胺的滲透膜，下電極接電源正極，在直流電壓為10~30V的范圍內選取旋轉電泳裝置的電壓并固定，直徑相同且長度相同的碳納米管在電場力的作用下向上電極運動，并吸附在滲透膜表面；

4）將吸附有碳納米管的滲透膜從上電極的下表面取出，完全溶解在體積比為1:1的苯酚與冰醋酸的混合溶劑中，過濾與去離子水洗滌，真空干燥2~4h；

（2）CNTs彌散分布的銅基復合粉末的制備：將篩選獲得的碳納米管按質量百分比呈梯度增加分別與銅合金粉末在行星式球磨機上混合均勻，然后進行化學鍍鎳處理，制備成流動性好、適合自動送粉、CNTs彌散分布的銅基復合粉末；

（3）梯度含量的CNTs增強銅基復合材料的制備：將制備的CNTs彌散分布的銅基復合粉末采用多道多層激光－感應復合熔化沉積的方法，制備梯度含量的CNTs彌散增強銅基復合材料，使用的激光器為橫流CO₂激光器，使用的感應加熱器為集成模塊型高頻感應加熱器，具體工藝參數為：激光功率1~10kW、激光掃描速度1~8m/min、光斑直徑0.5~5mm、感應加熱功率10~150kW、送粉率30~300g/min、噴射角45~53°、搭接率40~60%。

2.根據權利1所述的激光－感應復合熔化沉積梯度含量的CNTs增強銅基復合材料的方法，其特征在于CNTs沿材料厚度方向呈0.05~20wt%梯度分布，最外層CNTs的含量為20wt%。

3.根據權利1所述的激光－感應復合熔化沉積梯度含量的CNTs增強銅基復合材料的方法，其特征在于進行所述的步驟（1）時，表面改性槽內安裝有旋轉電泳裝置，旋轉電泳裝置的上、下電極為直徑是100~500mm的圓形，下電極位于表面改性槽的底部。

4.根據權利1所述的激光－感應復合熔化沉積梯度含量的CNTs增強銅基復合材料的方法，其特征在于進行所述的步驟（2）時，銅合金粉末的化學成分為：Zr?0.1~0.35wt%、Al?0.8~5wt%、Ni?0.1~0.25wt%、Y?0.01~0.025wt%、Hf??0.01~0.035wt%、余量為Cu。

5.根據權利1所述的激光－感應復合熔化沉積梯度含量的CNTs增強銅基復合材料的方法，其特征在于進行所述的步驟（3）時，每沉積完一層，將激光－感應復合熔化加工頭沿Z軸上升與CAD二維薄片厚度相等的距離，同時向自動送粉器內重新加入CNTs彌散分布的銅基復合粉末，其中CNTs在復合粉末內的含量與沉積上一層時相比增加0.05~5wt%，然后按照下一層的掃描軌跡進行激光－感應復合熔化沉積，當所有的二維薄片都被掃描完成后，形成三維的含量呈梯度分布的CNTs增強銅基復合材料。