[發(fā)明專利]一種3D打印摻雜石墨烯高強(qiáng)鈦合金零部件的制備方法在審
| 申請(qǐng)?zhí)枺?/td> | 202010851616.5 | 申請(qǐng)日： | 2020-08-21 |
| 公開（公告）號(hào)： | CN112077307A | 公開（公告）日： | 2020-12-15 |
| 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人： | 楊鑫;孫朝暉;王犇;張兆洋;馬文君;王婉琳 | 申請(qǐng)（專利權(quán)）人： | 西安理工大學(xué);攀鋼集團(tuán)研究院有限公司 |
| 主分類號(hào)： | B22F3/105 | 分類號(hào)： | B22F3/105;B33Y10/00;B33Y70/10 |
| 代理公司： | 西安弘理專利事務(wù)所 61214 | 代理人： | 寧文濤 |
| 地址： | 710048 陜*** | 國省代碼： | 陜西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 打印 摻雜 石墨 高強(qiáng) 鈦合金 零部件 制備 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種3D打印摻雜石墨烯高強(qiáng)鈦合金零部件的制備方法，首先對(duì)純鈦粉進(jìn)行改性；改性處理后的純鈦粉與球形純鈦粉進(jìn)行混合；將混合粉末與平石墨烯粉末混合，得到的混合粉采用激光選區(qū)熔化技術(shù)制備沉積態(tài)零部件；本發(fā)明從原料改變零部件的性能，以激光選區(qū)熔化的方法制備鈦合金零部件，其硬度和強(qiáng)度明顯高于未摻雜石墨烯零部件。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種3D打印摻雜石墨烯高強(qiáng)鈦合金零部件的制備方法。
背景技術(shù)
鈦合金是一種耐腐蝕性優(yōu)異的金屬材料。而且鈦合金的密度較低、比強(qiáng)度高于一般金屬、并具有良好的生物相容性、以及優(yōu)異的高溫強(qiáng)度等優(yōu)點(diǎn)，因此被作為航空航天材料、化工材料、汽車材料、生物材料、海洋工程材料、建筑材料等被廣泛應(yīng)用于各個(gè)領(lǐng)域。以鈦合金為基體的復(fù)合材料是在鈦合金基體的基礎(chǔ)上加入適當(dāng)?shù)脑鰪?qiáng)相，鈦基復(fù)合材料綜合了增強(qiáng)相的高強(qiáng)度、高模量以及鈦合金基體的延展性、韌性，因此復(fù)合材料較鈦基體具有更高的壓縮或拉伸強(qiáng)度以及獲得更穩(wěn)定的高溫性能。經(jīng)過學(xué)者的研究與實(shí)踐發(fā)現(xiàn)，鈦與石墨烯所生成的鈦基復(fù)合材料與預(yù)期一樣確實(shí)擁有高于鈦合金基體的力學(xué)性能以及更優(yōu)異的物化性能，鈦-石墨烯復(fù)合材料的強(qiáng)度、耐腐蝕、耐磨損和抗氧化等性能隨著增強(qiáng)體的加入均有所提高，所形成的增強(qiáng)體TiC是鈦-石墨烯復(fù)合材料性能提高的關(guān)鍵，TiC可通過彌散強(qiáng)化提高金屬基體的強(qiáng)度、耐磨損、耐高溫和耐腐蝕等性能。因此，在航空航天、生物醫(yī)用等領(lǐng)域鈦-石墨烯復(fù)合材料扮演著越來越重要的角色，受到研究人員大量關(guān)注。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種3D打印摻雜石墨烯高強(qiáng)鈦合金零部件的制備方法，解決了傳統(tǒng)的3D制備的鈦合金零部件所需的原料的成本過高且強(qiáng)度逐漸不能滿足使用要求的問題。
本發(fā)明所采用的技術(shù)方案是，一種3D打印摻雜石墨烯高強(qiáng)鈦合金零部件的制備方法，具體按以下步驟實(shí)施：
步驟1，對(duì)純鈦粉進(jìn)行改性；
步驟2，將經(jīng)步驟1改性處理后的純鈦粉與球形純鈦粉進(jìn)行混合；
步驟3，將步驟2得到的混合粉末與平石墨烯粉末混合，得到混合粉；
步驟4，將經(jīng)步驟3得到的混合粉采用激光選區(qū)熔化技術(shù)制備沉積態(tài)零部件。
本發(fā)明的特點(diǎn)還在于：
其中步驟1的改性過程具體為：
采用高轉(zhuǎn)速球磨工藝對(duì)純鈦粉進(jìn)行改性：轉(zhuǎn)速1200r/min的高速振動(dòng)球磨機(jī)對(duì)純鈦粉進(jìn)行球磨，球料比為5:1，球磨過程中添加占總質(zhì)量1.5％的硬脂酸，球磨時(shí)間15min；
其中步驟1中純鈦粉為利用氫化脫氫制備的異形純鈦粉；
其中步驟2中混合前將經(jīng)步驟1改性處理后的純鈦粉進(jìn)行篩選，純鈦粉粒徑不大于53μm，然后將篩選后的純鈦粉與球形純鈦粉在QF-WL-4L型全方位行星式球磨機(jī)中進(jìn)行混合，所述球形純鈦粉和改性處理后的純鈦粉混合比例為8:2或7:3；
其中QF-WL-4L型全方位行星式球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為300r/min，球磨時(shí)間3h；
其中球形純鈦粉的平均粒徑為45μm～150μm；
其中步驟2中全方位行星式球磨機(jī)混合結(jié)束后將混合粉放入干燥箱中進(jìn)行烘干1～1.5h，干燥箱溫度為70℃；
其中步驟3中將經(jīng)步驟2得到的混合粉末與石墨烯粉末混合在QF-WL-4L全方位行星式球磨機(jī)球磨混合，混合粉末與石墨烯粉末的比例為99:1，石墨烯粉末平均粒徑為3075μm；
球磨罐采用真空球磨罐，球磨過程中加入粉體體積的1.5％的分散劑酒精，磨料為不銹鋼材質(zhì)的磨珠，球料比為5：1，轉(zhuǎn)速300r/min，球磨時(shí)間3h，并將混合粉體在70℃的烘干箱中烘干2h；
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