[發明專利]一種采用SLM技術制備石墨烯復合減磨金屬材料的方法

在審

• 申請號: 202111172723.6
• 申請日: 2021-10-08
• 公開（公告）號: CN113814415A
• 公開（公告）日: 2021-12-21
• 發明（設計）人: 區炳顯;陸瑤;虞浩天;王榮霞;劉文俊
• 申請（專利權）人: 江蘇省特種設備安全監督檢驗研究院
• 主分類號: B22F10/28
• 分類號: B22F10/28;B33Y10/00;B22F1/00;B33Y70/10;C22C1/05;C22C14/00;C22C21/00
• 代理公司: 南京業騰知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 32321
• 代理人: 繆友益

本發明公開一種采用SLM技術制備石墨烯復合減磨金屬材料的方法，包括如下步驟：選用粒徑范圍在20?50um之間的合金粉末備用；將石墨烯研磨呈粉狀后剔除掉大顆料；將合金粉末和石墨烯粉末加入混粉中進行混合，形成混合粉末；確定確定SLM設備的程序文件以及成形工藝參數；將混合粉末均勻鋪平在SLM設備的工作平臺上，根據導入SLM設備的程序文件和成形工藝參數，SLM設備開始選區熔化，選區熔化完每層混合粉末后，鋪設下一層混合粉末，繼續選區熔化，重復這一過程直至減磨金屬材料堆疊成形。本發明的減磨金屬材料一次成形，在簡化工藝的同時，提高材料的良品率，避免材料在加工過程中出現的開裂等廢品。

技術領域

本發明屬于減磨金屬制造領域，具體是涉及一種基于選區激光熔化技術的減磨金屬材料的制備。

背景技術

選區激光熔化技術(SLM-Selective LaserMelting)作為整個增材制造技術領域中最具前沿和最有潛力的技術，是先進制造技術的重要發展方向。SLM技術是利用金屬粉末在激光束的熱作用下完全熔化、經冷卻凝固而成型的一種技術。根據成型件三維CAD模型的分層切片信息，掃描系統(振鏡)控制激光束作用于待成型區域內的粉末，在高激光能量密度作用下，金屬粉末完全熔化，一層掃描完畢后，活塞缸內的活塞會下降一個層厚的距離；接著送粉系統輸送一定量的粉末，鋪粉系統的輥子鋪展一層厚的粉末沉積于已成型層之上。然后，重復上述2個成型過程，直至所有三維CAD模型的切片層全部掃描完畢。這樣，三維CAD模型通過逐層累積方式直接成型金屬零件。最后，活塞上推，從成型裝備中取出零件。至此，SLM金屬粉末直接成型金屬零件的全部過程結束。激光選區熔化技術在成形復雜結構方面具有明顯優勢，擺脫了傳統機加工的成形限制，讓復雜結構的隨形冷卻流道從設計變成現實。

減磨材料是指具有低摩擦系數和高耐磨性能的金屬材料或金屬和非金屬的復合材料。這種材料具有良好的自潤滑性能，因而應用范圍比一般鑄造金屬或塑料減摩材料廣泛，能在缺油甚至無油潤滑的干摩擦條件下，或在高速、高載荷、高溫、高真空等極限潤滑條件下工作。目前減磨材料大多是通過模壓、冶煉的方法進行制備，這種方式雖然相比直接在金屬表面復合減磨層的方式提高了材料的使用壽命，但減磨部分和基材部分仍然不能混合均勻，且金屬零件機械性能受低型工藝過程的影響因素比較多，導致在長時間使用過程中減磨性能受到影響。

發明內容

發明目的：本發明目的在于針對現有技術的不足，提供一種采用SLM技術制備石墨烯復合減磨金屬材料的方法，解決現有減磨金屬材料制備工藝復雜，耐用性差的缺陷。

技術方案：本發明所述采用SLM技術制備石墨烯復合減磨金屬材料的方法，包括如下步驟：

(1)選用粒徑范圍在20-50um之間的合金粉末，并將選用的合金粉末在100-150℃的烘干箱下干燥至少3h，待合金粉末在室溫下冷卻備用；

(2)將石墨烯研磨呈粉狀后，用300-400目的篩網進行篩粉，剔除掉大顆料；

(3)將上述步驟獲得的冷卻后的合金粉末和篩選后的石墨烯粉末加入混粉中進行混合，形成混合粉末，該混合粉末中石墨烯和合金粉末的比例為1：2-5；

(4)確定減磨金屬材料的三維實體模型，并通過切片軟件對三維實體模型進行切片分層，得到各截面的輪廓數據及填充掃描路徑，由此確定SLM設備的程序文件以及成形工藝參數，將程序文件以及成形工藝參數導入SLM設備；

(5)將步驟(3)獲得的混合粉末均勻鋪平在SLM設備的工作平臺上，抽空成形室空氣，并充入惰性氣體，在成形室的氧氣體積含量小于0.1％時，根據導入SLM設備的程序文件和成形工藝參數，SLM設備開始選區熔化，選區熔化完每層混合粉末后，SLM設備的工作平臺降低一個層厚，再鋪設下一層混合粉末，繼續選區熔化，重復這一過程直至減磨金屬材料堆疊成形。

本發明進一步優選地技術方案為，步驟(1)中合金粉末為鈦合金或鋁合金粉末。