[發(fā)明專利]一種激光增材制造石墨烯增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料的方法及石墨烯增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110554713.2
• 申請(qǐng)日: 2021-05-20
• 公開（公告）號(hào): CN113477940A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡云龍;胡軍;張強(qiáng);林鑫;李衛(wèi)
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 暨南大學(xué)
• 主分類號(hào): B22F10/25
• 分類號(hào): B22F10/25;B22F9/04;C22C19/05;C23C18/18;C23C18/36;B33Y10/00;B33Y70/10
• 代理公司: 廣州市華學(xué)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 44245
• 代理人: 陳文姬

1.一種激光增材制造石墨烯增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一：在石墨烯表面鍍鎳；

步驟二：將表面鍍鎳的石墨烯與鎳基高溫合金粉末混合，在真空環(huán)境下烘干，得到混合粉末；

步驟三：將步驟二中得到的混合粉末在惰性氣體保護(hù)加工室內(nèi)，以激光作為熱源，成形石墨烯增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料；其中石墨烯增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料中，石墨烯的質(zhì)量百分比為0.1～1％。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光增材制造石墨烯增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料的方法，其特征在于，步驟三所述激光增材制造的工藝窗口為：

激光功率為1500～2000W，光斑直徑為2～5mm，掃描速度為10～30mm/s，送粉量為8～20g/min，載粉氣流為4～10L/min，搭接率為40％～60％，抬升量為0.4～0.6mm。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的激光增材制造石墨烯增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料的方法，其特征在于，步驟三所述成形石墨烯增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料，具體為：

采用同軸送粉式定向能量沉積工藝，所用的激光器類型為CO2激光器、光纖激光器或半導(dǎo)體激光器，成形過(guò)程中保護(hù)氣和載粉均為氬氣；激光掃描路徑為交叉掃描或往復(fù)掃描。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光增材制造石墨烯增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料的方法，其特征在于，步驟一所述石墨烯的直徑為5～10μm，片層厚度為3～10nm。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光增材制造石墨烯增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料的方法，其特征在于，步驟一所述在石墨烯表面鍍鎳，具體為：

將石墨烯加入純化液中在進(jìn)行超聲分散，然后用去離子水反復(fù)洗滌后分離待用；將處理后的石墨烯加入到敏化液進(jìn)行超聲分散，然后用去離子水反復(fù)清洗分離；將經(jīng)過(guò)敏化處理后的石墨烯置于活化液中進(jìn)行超聲分散處理，再在化學(xué)鍍液中進(jìn)行化學(xué)鍍鎳，然后進(jìn)行去離子水洗滌并分離；

其中，純化液為20～40g/L的NaOH或KOH溶液；

敏化液為30～45mL/L的HCl和20～40g/L的SnCl₂的混合溶液；

活化液為20～40mL/L的HCl和0.4～0.8g/L的PdCl₂混合溶液；

化學(xué)鍍液為50～80g/L的次磷酸鈉、20～40g/L的硼氫化鈉和20～40g/L的硫酸鎳的混合溶液。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光增材制造石墨烯增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料的方法，其特征在于，步驟二所述混合，具體為：采用行星式球磨機(jī)在無(wú)水乙醇中進(jìn)行濕混，混粉時(shí)行星球磨機(jī)的轉(zhuǎn)速為120～200r/min，正轉(zhuǎn)3～5min后停25～35s再反轉(zhuǎn)3～5min，整個(gè)混粉過(guò)程持續(xù)3～6h。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光增材制造石墨烯增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料的方法，其特征在于，步驟二所述鎳基高溫合金粉末為固溶強(qiáng)化型鎳基高溫合金或沉淀強(qiáng)化型鎳基高溫合金中的一種。

8.根據(jù)權(quán)利要求1或7所述的光增材制造石墨烯增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述鎳基高溫合金粉末的粒徑為53～150μm。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的光增材制造石墨烯增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料的方法，其特征在于，所述在真空環(huán)境下烘干，具體為：

在115～125℃的真空環(huán)境下烘干4～6h。

10.權(quán)利要求1～9任一項(xiàng)所述的激光增材制造石墨烯增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料的方法制備得到的激光增材制造石墨烯增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料，其特征在于，石墨烯增強(qiáng)鎳基復(fù)合材料中，石墨烯的質(zhì)量百分比為0.1～0.5％。