[發(fā)明專利]一種細(xì)化3D打印鋁合金晶粒并提高其導(dǎo)熱率的方法有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 202011591581.2 | 申請日： | 2020-12-29 |
| 公開（公告）號： | CN112743092B | 公開（公告）日： | 2022-06-14 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 杜宇雷;蘇艷;蔡建寧 | 申請（專利權(quán)）人： | 南京理工大學(xué);丹陽層現(xiàn)三維科技有限公司 |
| 主分類號： | B22F9/04 | 分類號： | B22F9/04;B22F1/065;B22F1/10;B22F10/28;C01B32/921;B33Y70/10;B82Y40/00 |
| 代理公司： | 江蘇法德東恒律師事務(wù)所 32305 | 代理人： | 李媛媛 |
| 地址： | 210094 江蘇省南*** | 國省代碼： | 江蘇;32 |
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| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 細(xì)化 打印 鋁合金 晶粒 提高 導(dǎo)熱 方法 | ||
本發(fā)明公開了一種細(xì)化3D打印鋁合金晶粒并提高其導(dǎo)熱率的方法。該方法的步驟如下：(1)將MXene二維納米層片材料進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚?2)將熱處理后的MXene與球磨介質(zhì)進(jìn)行球磨處理；(3)將球磨處理后的MXene與鋁合金球形粉末進(jìn)行膠體混合；(4)干燥處理后研磨篩分，得到用于選區(qū)激光熔化成形的復(fù)合粉末；(5)利用步驟(4)的復(fù)合粉末進(jìn)行選區(qū)激光熔化成形鋁合金，待成形結(jié)束，自然冷卻后獲得鋁合金成形件。本發(fā)明以MXene二維納米層片材料作為納米添加劑，促進(jìn)晶粒細(xì)化；同時利用其層片結(jié)構(gòu)導(dǎo)熱率高、粘著面積大的特點，提高合金導(dǎo)熱率。
技術(shù)領(lǐng)域
本發(fā)明屬于金屬材料3D打印技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種細(xì)化3D打印鋁合金晶粒并提高其導(dǎo)熱率的方法。
背景技術(shù)
隨著輕量化、結(jié)構(gòu)功能一體化的需求強勁增長，鋁合金的應(yīng)用越來越廣泛。尤其是電子通訊、航天航空等領(lǐng)域?qū)︿X合金材料的導(dǎo)熱性能、綜合力學(xué)性能要求也越來越高。但是對于一些異形件、復(fù)雜薄壁結(jié)構(gòu)件，傳統(tǒng)加工方法難以制備。激光選區(qū)熔化成形(SelectiveLaser Melting,SLM))技術(shù)采用聚焦激光束，把金屬或合金粉末逐層選區(qū)熔化，堆積成一個冶金結(jié)合、組織致密的實體。由于工藝簡單、成型件尺寸精度高，激光選區(qū)熔化成形技術(shù)是制備鋁合金零件最有前景的新方法。
然而由于鋁合金對激光反射率高、含較多易燒損元素，且凝固溫度區(qū)間寬，激光打印成形難度較大，易形成粗大柱狀晶和熱裂紋。文獻(xiàn)研究中(J.H.Martin,B.D.Yahata,J.M.Hundley,et al.Nature，549(2017)365-369)，美國加州大學(xué)的HRL實驗室通過靜電組裝技術(shù)在Al7075粉末中引入ZrH2來細(xì)化SLM成形的7075鋁合金晶粒。雖然在一定程度上解決了熱裂的問題，但是由于在成形件內(nèi)部存在較多的孔隙，力學(xué)性能偏低，其中抗拉強度最高也只有417MPa，遠(yuǎn)低于傳統(tǒng)鑄錠冶金方法制備的7075鋁合金材料的抗拉強度(550MPa以上)。同時，該方法對導(dǎo)熱率的改善沒有明顯作用。
另一方面，普通鋁合金的導(dǎo)熱系數(shù)較低，從常用ADC12的96W/(m·K)到AlSi6的175W/(m·K)，仍無法滿足工業(yè)發(fā)展的需求。為了提高鋁合金的導(dǎo)熱性能，市面上的高導(dǎo)熱鋁合金材料中大多數(shù)通過控制元素含量及成形工藝提高導(dǎo)熱率。專利CN109022856 A公開了一種高導(dǎo)熱率鋁合金錠生產(chǎn)工藝，通過控制熔化溫度、添加精煉劑、光照處理等步驟，制備出高導(dǎo)熱性能的鋁合金產(chǎn)品。但這種方法工藝復(fù)雜，且不適用于3D打印技術(shù)工藝。
因此，現(xiàn)有3D打印鋁合金難以同時滿足晶粒細(xì)化及導(dǎo)熱性能提高的要求。
發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種細(xì)化3D打印鋁合金晶粒并提高其導(dǎo)熱率的方法。
為實現(xiàn)上述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：
一種細(xì)化3D打印鋁合金晶粒并提高其導(dǎo)熱率的方法，其步驟如下：
(1)將MXene二維納米層片材料進(jìn)行高溫?zé)崽幚恚?/p>
(2)將熱處理后的MXene二維納米層片材料與球磨介質(zhì)進(jìn)行球磨處理；
(3)將球磨處理后的MXene二維納米層片材料與分散劑溶液按一定比例混合并進(jìn)行超聲分散處理，得到懸濁液；
(4)將鋁合金粉末加入所述懸濁液并超聲振蕩，攪拌后靜置；
(5)將步驟(4)得到的混合液過濾洗滌后干燥，隨后研磨并篩分，得到用于選區(qū)激光熔化成形的復(fù)合粉末；
(6)使用所述復(fù)合粉末進(jìn)行選區(qū)激光熔化成形鋁合金，待成形結(jié)束，自然冷卻后獲得鋁合金成形件。
進(jìn)一步地，步驟(1)中，所述MXene二維納米層片材料的層數(shù)在5層以內(nèi)。
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