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石墨烯包覆金属粉末改善激光增材制造性能的工艺
时间:2022-08-22

选区激光熔化(SLM)是一种以激光作为热源的金属3D打印技术,是目前发展最为成熟应用最为广泛的3D打印技术之一。但是目前SLM技术的进一步发展和应用限制于部分金属材料(铜、镁、铝等)的高激光反射率。高反射率给金属材料的增材制造带来许多困扰如:1.高激光反射率的金属熔化难度大2.反射的激光接触到设备而造成设备的损伤3.打印材料的性能差。

该技术旨在通过“表面修饰+湿法混合”的方法在金属粉末表面包覆石墨烯来提高激光吸收率,探索官能团、石墨烯制备方法、尺寸等因素对包覆效果的影响,包覆层厚度对激光吸收率和其它增材制造性能的影响。通过石墨烯纳米包覆和恰当的3D打印工艺制造性能更为优良的各类金属零件,解决铜合金、镁合金等金属材料的激光增材制造问题。

石墨烯纳米包覆掺杂技术旨在解决目前金属激光增材过程中激光反射率高,导致部分金属熔化困难的痛点问题。通过“表面修饰+湿法混合”的方法使得石墨烯均匀覆盖在金属粉末的表面,形成一层纳米级的石墨烯外壳,如图2为通过包覆方法实现的理想石墨烯掺杂效果。主要研究内容包括下属四点。

1.石墨烯液相均匀分散。探索石墨烯在不同分散剂中的分散性,通过化学改性等方法获得石墨烯的水相或乙醇相均匀分散液。

2.表面修饰方法。通过理论分析和实验结果,评价不同修饰方法的可行性与稳定性。

3.不同金属粉末的掺杂工艺。对比试验石墨烯所携带的官能团、石墨烯片径等因素对包覆掺杂的影响。

4. 石墨烯纳米包覆金属粉材的3D打印工艺。包括激光工艺参数和后处理工艺等。