[發(fā)明專利]一種金屬基碳納米復(fù)合材料的激光制備裝置及方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410363212.6
• 申請日: 2014-07-28
• 公開（公告）號: CN104084583A
• 公開（公告）日: 2014-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 沈俊;魏文猴;段宣明
• 申請（專利權(quán)）人: 中國科學(xué)院重慶綠色智能技術(shù)研究院
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105
• 代理公司: 北京同恒源知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

1.一種金屬基碳納米復(fù)合材料的激光制備裝置，其特征在于：包括數(shù)控系統(tǒng)(1)、真空成型室(7)和升降系統(tǒng)(13)，所述真空成型室(7)內(nèi)設(shè)置有工作頭(3)和基板(14)；所述真空成型室(7)外設(shè)置有送粉器(2)、碳源氣體發(fā)生器(11)、激光器(4)和激光傳輸裝置(5)；所述送粉器(2)控制工作頭(3)將金屬粉末鋪設(shè)于基板(14)上；所述激光器(4)發(fā)出激光束經(jīng)激光傳輸裝置(5)對金屬粉末進(jìn)行燒結(jié)；所述碳源氣體生發(fā)器(11)在用在激光束對金屬粉末進(jìn)行燒結(jié)時(shí)通入碳源氣體；所述升降系統(tǒng)(13)用于控制基板(14)的上升或下降；所述數(shù)控系統(tǒng)(1)分別與激光器(4)、送粉器(2)和碳源氣體發(fā)生器(11)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基碳納米復(fù)合材料的激光制備裝置，其特征在于：還包括調(diào)溫器(12)和與調(diào)溫器連接的溫度補(bǔ)償裝置(15)，所述調(diào)溫器(12)與數(shù)控系統(tǒng)(1)連接，所述調(diào)溫器(12)用于控制溫度補(bǔ)償裝置(15)對激光燒結(jié)區(qū)進(jìn)行工作溫度補(bǔ)償和有效控制；所述溫度補(bǔ)償裝置圍繞著激光燒結(jié)區(qū)鋪設(shè)在基板(14)上。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的金屬基碳納米復(fù)合材料的激光制備裝置，其特征在于：還包括有設(shè)置在真空成型室(7)上的進(jìn)氣口(8)和出氣口(9)。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的金屬基碳納米復(fù)合材料的激光制備裝置，其特征在于：所述出氣口(9)與尾氣處理裝置(10)連接。

5.一種金屬基碳納米復(fù)合材料的激光制備方法，其特征在于：具體包括以下步驟：

步驟(1).建立零部件的三維模型，并進(jìn)行分層離散，生成掃描路徑數(shù)據(jù)，并將數(shù)據(jù)導(dǎo)入到數(shù)控系統(tǒng)中；

步驟(2).對真空成型室抽真空，然后向真空成型室內(nèi)注入惰性氣體，控制成型室內(nèi)的氧濃度在一定濃度范圍內(nèi)；

步驟(3).送粉器向真空成型室內(nèi)送入金屬粉末，鋪設(shè)一層金屬粉末到基板上，同時(shí)將多余的金屬粉末回收；

步驟(4).按照預(yù)設(shè)的圖形數(shù)據(jù)，激光束掃描金屬粉末，在金屬粉末的加工平面上形成聚焦光斑，熔化金屬粉末形成零件單層截面；在熔化金屬粉末的同時(shí)通入碳源氣體，其通過高溫區(qū)域時(shí)，被熱解并催化生成各類碳納米結(jié)構(gòu)材料，所述碳納米結(jié)構(gòu)材料與融化凝固過程中的金屬基體進(jìn)行復(fù)合，以形成金屬基碳納米復(fù)合材料；

步驟(5).根據(jù)步驟(1)生成的掃描路徑，重復(fù)步驟(3)～(5)，通過逐層燒結(jié)的方法實(shí)現(xiàn)金屬基碳納米復(fù)合材料的三維加工，獲得成型的金屬基碳納米復(fù)合零部件。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬基碳納米復(fù)合材料的激光制備方法，其特征在于：所述金屬粉末在預(yù)置到基板前先使用加熱器預(yù)熱。

7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬基碳納米復(fù)合材料的激光制備方法，其特征在于：步驟(4)與步驟(5)之間還包括步驟(41)；所述步驟(41)具體為：利用紅外測溫儀測試激光燒結(jié)區(qū)工作溫度，并通過調(diào)溫器控制溫度補(bǔ)償裝置對激光燒結(jié)區(qū)進(jìn)行工作溫度補(bǔ)償和有效控制。

8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的金屬基碳納米復(fù)合材料的激光制備方法，其特征在于：所述金屬粉末中包含有Ti、Ni等活性元素。