[發(fā)明專利]一種運用激光燒結(jié)提高鈦納米復(fù)合材料性能的方法

有效

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• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111230108B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 徐淑波;張世超;孫海波;孫化鑫;王瀚林;劉建營;孫星
• 申請（專利權(quán)）人: 山東建筑大學(xué)
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F1/14;C22C14/00;C22C1/10;C22C1/05
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1.一種運用激光燒結(jié)提高鈦納米復(fù)合材料性能的方法，其特征在于將鈦粉與石墨烯混合，通過復(fù)合超聲高壓扭轉(zhuǎn)制備塊體鈦納米復(fù)合材料，最后在通過激光燒結(jié)的方法提高納米復(fù)合材料的性能的方法，包括粉末配置過程、復(fù)合超聲振動高壓扭轉(zhuǎn)、溶液配制過程、激光燒結(jié)四個過程；

（a）粉末配置過程：主要包括多層石墨烯和純鈦粉末，所述多層石墨烯厚度為2微米，純鈦粉末平均直徑為1微米，將質(zhì)量為0.1g的石墨烯與質(zhì)量為1.9g的純鈦粉在自動旋轉(zhuǎn)不銹鋼混料機(jī)中旋轉(zhuǎn)30S，實現(xiàn)兩者的混合均勻；

（b）復(fù)合超聲高壓扭轉(zhuǎn)階段：變幅桿振動頻率20-100kHz，振幅20-100μm，工具頭距壓頭軸線20-40毫米，選擇高壓扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)，通過高壓扭轉(zhuǎn)系統(tǒng)調(diào)整壓頭的轉(zhuǎn)速為500-1000rpm，下壓力為1-3GPa，扭壓時間為20-30min，扭壓次數(shù) 3-5次，實現(xiàn)粉末的連續(xù)劇烈塑性變形；

（c）溶液配置過程：將經(jīng)過劇烈塑性變形的鈦粉和石墨烯片取出，另取2g分散劑聚乙烯醇，加入50g去離子水中，在120度下使用磁力攪拌器攪拌12h，制成溶液用于涂制樣品；

（d）激光燒結(jié)過程：把預(yù)涂樣件放到充滿氬氣的透明燒結(jié)盒中，用IPG光線燒結(jié)系統(tǒng)進(jìn)行燒結(jié)，激光頻率為50kHz；激光的功率為80W，光斑直徑0.8mm，掃描速度2mm/s，掃描間距0.25mm。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種運用激光燒結(jié)提高鈦納米復(fù)合材料性能的方法，特點在于經(jīng)過復(fù)合高壓扭轉(zhuǎn)實現(xiàn)粉末的更加劇烈的塑性變形。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種運用激光燒結(jié)提高鈦納米復(fù)合材料性能的方法，通過超聲振動的輔助，超聲波發(fā)生器通過信號傳輸線連接振動單元，換能器與變幅桿相連，變幅桿再連著工具頭，二者均通過雙頭螺柱連接，工具頭的超聲振動導(dǎo)入點在壓頭下方的高壓扭轉(zhuǎn)區(qū)域，振動單元通過定位卡具與壓頭固定，緊壓在待變形粉末混合物包套上，由工具頭從壓頭周圍的先將超聲波導(dǎo)入待變形粉末混合物內(nèi)，工具頭距壓頭軸線20-40 毫米，所述的工具頭與水平面呈20°-60°夾角，所述的工具頭端面制成球面，材料為工具鋼或硬質(zhì)合金。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種運用激光燒結(jié)提高鈦納米復(fù)合材料性能的方法，配制成溶液后的樣品經(jīng)過激光燒結(jié)，鈦是一種能與碳發(fā)生反應(yīng)的金屬，利用激光燒結(jié)這一快速化工藝，能夠有效的抑制鈦和石墨烯中碳的反應(yīng)。