[發明專利]一種運用激光燒結提高鈦納米復合材料性能的方法

有效

• 申請號: 202010034640.X
• 申請日: 2020-01-14
• 公開（公告）號: CN111230108B
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）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）人: 山東建筑大學
• 主分類號: B22F3/105
• 分類號: B22F3/105;B22F1/14;C22C14/00;C22C1/10;C22C1/05
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本發明涉及一種提高鈦納米復合材料耐蝕性能的方法，鈦合金具有良好的硬度，耐蝕性以及導熱性，但隨之應用的廣泛，需要更好的性能，石墨烯具有良好的力學性能，并能提高金屬的性能。本發明介紹了利用石墨烯增強鈦納米復合材料的力學性能，但鈦是一種能與碳發生反應的金屬，利用激光燒結這一快速化工藝，能夠有效的抑制鈦和石墨烯中碳的反應，以達到利用石墨烯來增強鈦納米復合材料性能的目的。

技術領域

本發明涉及一種運用激光燒結提高鈦納米復合材料性能的方法在材料力學性能領域有所進步，具體涉及一種高耐蝕材料的制備方法。

背景技術

激光燒結技術激光燒結就成為產品開發的一項成功的工具，激光燒結是一項分層加工制造技術 ，這項技術的前提是物件的三維數據可用。利用激光可實現高熔點金屬和陶瓷的黏結，激光燒結制備的部件，具有性能好、制作速度快、材料多樣化，成本低等特點。由于激光光束集中和穿透能力小，適于對小面積、薄片制品的燒結。易于將不同于基體成分的粉末或薄片壓坯燒結在一起。激光燒結是一種快速熔化快速凝固的工藝過程，這一過程能夠抑制石墨烯與鈦發生反應，有助于石墨烯在鈦的基體中存留。

石墨烯具有良好的力學性能和經濟性。石墨烯是世上最薄卻也是最堅硬的納米材料，同時還具有很好的韌性，且可以彎曲，在非極溶性溶液中表現出良好的溶解性，具有超疏水性和超親油性。石墨烯是一種二維晶體，人們常見的石墨是由一層層以蜂窩狀有序排列的平面碳原子堆疊而形成的，石墨的層間作用力較弱，很容易互相剝離，形成薄薄的石墨片。當把石墨片剝成單層之后，這種只有一個碳原子厚度的單層就是石墨烯。發展簡史。第一：石墨烯是世界上強度最大的材料，據測算如果用石墨烯制成厚度相當于普通食品塑料包裝袋厚度的薄膜（厚度約100 納米），那么它會能承受大約兩噸重物品的壓力，而不至于斷裂；第二：石墨烯是世界上導電性最好的材料，也是鈦納米復合材料的理想增強相，它可以同時提高復合材料的力學性能和熱傳導率。

鈦是一種化學元素，在化學元素周期表中位于第4周期、第IVB族，化學符號Ti，原子序數22。其特點事重量輕、強度高、具金屬光澤，耐濕氯氣腐蝕。鈦被認為是一種稀有金屬，這是由于在自然界中其存在分散并難于提取。但其相對豐度在所有元素中居第十位。在各個方面有著廣泛的應用。鈦能與 鐵、鋁、釩或 鉬等其他元素熔成合金，造出高強度的輕合金，在各方面有著廣泛的應用，包括航天（噴氣發動機、導彈及航天器）、軍事、工業程序（化工與石油制品、海水淡化及造紙）、汽車、農產食品、醫學（義肢、骨科移植及牙科器械與填充物）、運動用品、珠寶及手機等等。鈦具有良好的性能，當然，隨著現在社會對金屬要求的越來越高，如今鈦的力學性能已經不能滿足人們的需要，在鈦原有性能的基礎上，對鈦進行了進一步的升級。可以將鈦與其他材料進行混合，甚至通過各種各樣的方法對鈦進行加工，使其獲得更好的，為人類所應用的性能。

發明內容

一種運用激光燒結提高鈦納米復合材料性能的方法。

為了在原有材料力學性能的基礎上繼續提高材料的性能，提出了一種利用石墨烯的良好性能與鈦納米復合材料相結合的方法，并且經過復合超生的高壓扭轉擠壓，最后在激光燒結下形成具有更優力學性能的鈦納米復合材料。復合振動高壓扭轉法有利于兩者混合更加充分，而且可以使石墨烯與鈦粉完成不同程度的塑性變形。激光燒結，則避免了鈦與石墨烯發生反應。

一種運用激光燒結提高鈦納米復合材料性能的方法，其特征在于將鈦粉與石墨烯混合，通過復合超聲高壓扭轉制備塊體鈦納米復合材料，最后在通過激光燒結的方法提高納米復合材料的性能的方法，包括粉末配置過程、復合超聲振動高壓扭轉、溶液配制過程、激光燒結四個過程。

粉末配置過程：主要包括多層石墨烯（厚度2微米）和純鈦粉末（平均直徑1微米），將質量為0.1g的石墨烯與質量為1.9g的純鈦粉在自動旋轉不銹鋼混料機中旋轉30S，實現兩者的混合均勻。