[發(fā)明專利]一種基于選區(qū)激光熔化的石墨烯—316L不銹鋼的制備方法有效
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 201910851237.3 | 申請(qǐng)日： | 2019-09-09 |
| 公開(kāi)（公告）號(hào)： | CN112453395B | 公開(kāi)（公告）日： | 2023-05-12 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 韓永典;張顏坤;徐連勇;趙雷;荊洪陽(yáng) | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 天津大學(xué) |
| 主分類號(hào)： | B22F3/105 | 分類號(hào)： | B22F3/105;C22C33/02;C22C38/02;C22C38/04;C22C38/44;C22C38/58;B33Y10/00;B33Y50/02 |
| 代理公司： | 天津創(chuàng)智睿誠(chéng)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 12251 | 代理人： | 王海濱 |
| 地址： | 300072*** | 國(guó)省代碼： | 天津;12 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 基于 選區(qū) 激光 熔化 石墨 316 不銹鋼 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開(kāi)一種基于選區(qū)激光熔化的石墨烯—316L不銹鋼的制備方法，先將石墨烯粉末和316L粉末混合，得到316L加石墨烯混合粉末；之后對(duì)混合粉末進(jìn)行選區(qū)激光熔化塊體成型，并通過(guò)致密度、力學(xué)性能、電化學(xué)腐蝕以及金相和微觀形貌分析，得到最優(yōu)工藝參數(shù)，曝光時(shí)間為100μs，點(diǎn)距為50μm，功率為210W，激光能量密度為49.35J/mmsupgt;3/supgt;，最優(yōu)工藝參數(shù)下的石墨烯/316L不銹鋼試樣較純316L不銹鋼，其屈服強(qiáng)度上升28％，抗拉強(qiáng)度提升26％，抗腐蝕能力提升。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于增材制造技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于選區(qū)激光熔化石墨烯強(qiáng)化316L不銹鋼的制備工藝優(yōu)化方法，通過(guò)致密度分析得出最優(yōu)工藝參數(shù)區(qū)間，再結(jié)合力學(xué)性能分析和腐蝕性能分析，輔以微觀形貌分析，得出最優(yōu)工藝參數(shù)的方法。
背景技術(shù)
增材制造技術(shù)(俗稱“3D打印”技術(shù))是近三十年來(lái)發(fā)展起來(lái)的通過(guò)CAD、SolidWorks等數(shù)字模型設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)并將材料逐層累加制造實(shí)體零件的技術(shù)，具有成形速度快、生產(chǎn)周期短、材料利用率高、材料適應(yīng)性好、無(wú)需圖紙及工裝設(shè)備、數(shù)字化程度高等優(yōu)點(diǎn)。相比于傳統(tǒng)的去除切削加工技術(shù)，增材制造技術(shù)實(shí)現(xiàn)了零件的自由制造，可完成許多傳統(tǒng)加工難以完成的復(fù)雜結(jié)構(gòu)零部件的制造，因此廣泛應(yīng)用于機(jī)械制造業(yè)。
316L奧氏體不銹鋼是一種奧氏體不銹鋼，光澤度好，具有良好的塑性、韌性、抗氧化還原介質(zhì)腐蝕性能及焊接性，作為一種應(yīng)用廣泛的結(jié)構(gòu)材料，在航空、核電站、管道、化工、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域都有著廣泛的應(yīng)用。為了進(jìn)一步提高316L不銹鋼的性能，更多的研究隨之而來(lái)，如激光熔敷、電鍍、合金化等，添加增強(qiáng)體是在提高致密度基礎(chǔ)上進(jìn)一步改善不銹鋼力學(xué)性能的發(fā)展方向。傳統(tǒng)不銹鋼產(chǎn)品熔煉生產(chǎn)過(guò)程中原料利用率低，加工尺寸精度低，不能滿足對(duì)異形復(fù)雜零件形狀、力學(xué)強(qiáng)度和耐腐蝕性的要求，選區(qū)激光熔化成型零件形狀復(fù)雜、精度高、力學(xué)性能良好。
石墨烯是由一層碳原子組成的2D六邊形蜂窩結(jié)構(gòu)的新型單質(zhì)碳材料，是目前為止已知的最高強(qiáng)度物質(zhì)，除了優(yōu)異的彈性、化學(xué)穩(wěn)定性，良好的導(dǎo)電導(dǎo)熱性，石墨烯還具有比表面積大、強(qiáng)度高和耐腐蝕性極強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)。隨著批量化生產(chǎn)等難題的逐步突破，石墨烯的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用加快推進(jìn)，除了移動(dòng)設(shè)備、航空航天、新能源電池領(lǐng)域，基于石墨烯的復(fù)合材料也逐步成為石墨烯應(yīng)用領(lǐng)域中的重要研究方向，憑借著其在能量?jī)?chǔ)存、生物材料、傳感材料和催化劑載體等領(lǐng)域展現(xiàn)出的優(yōu)良性能，具有廣闊的應(yīng)用前景。隨著石墨烯研究的深入，其在金屬基復(fù)合材料中的應(yīng)用也越來(lái)越受到重視，已被廣泛應(yīng)用于改善銅、鋁和鋁鎂合金等金屬基材料以提高金屬的性能。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種基于選區(qū)激光熔化的石墨烯/316L不銹鋼的制備方法。
本發(fā)明的技術(shù)目的通過(guò)以下技術(shù)方案予以實(shí)現(xiàn)的。
一種基于選區(qū)激光熔化的石墨烯—316L不銹鋼的制備方法，先將石墨烯粉末和316L粉末混合，得到316L加石墨烯混合粉末，再對(duì)混合粉末進(jìn)行選區(qū)激光熔化塊體成型，得到選區(qū)激光熔化成形的石墨烯/316L不銹鋼樣品，其中在石墨烯與316L混合粉末中，石墨烯的質(zhì)量百分?jǐn)?shù)為0.1—0.3％，曝光時(shí)間為100—120μs，點(diǎn)距為45—50μm，功率為200—210W。
在上述技術(shù)方案中，選區(qū)激光熔化其他參數(shù)選用機(jī)器自帶的316不銹鋼參數(shù)，選取鋪粉厚度t為50μm，掃描線間距h為110μm，掃描策略67°。
在上述技術(shù)方案中，激光能量密度通過(guò)下述公式控制在50±2J/mm3以上，激光能量密度為49—50J/mm3，如以使致密度穩(wěn)定在99％以上，
Ev＝P/vht
v＝d/θ
式中Ev——激光能量密度，單位為J/mm3；
P——激光功率，單位為W；
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