[发明专利]碳纤维金属材料的制备方法及碳纤维金属物品的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及3D打印技术领域，具体而言，涉及一种碳纤维金属材料的制备方法及碳纤维金属物品的制造方法。

背景技术

快速成型技术中的SLS(selective laser sintering，选择性激光烧结，以下简称SLS)是预先在工作台上铺一层粉末材料(金属粉末或非金属粉末)，在计算机的控制下，高强度的激光器按照界面轮廓信息将粉末逐层的烧结在一起，最终层层堆积成型，此类方法具有制造工艺简单，成型速度快，材料的利用率高等一系列优点。但另一方面，SLS虽然具有制造任意复杂零件的优势，但是它也有着金属粉末经其烧结后机械强度较差(相比较锻造)等问题。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例的目的在于提供一种碳纤维金属材料的制备方法及碳纤维金属物品的制造方法，以解决上述问题。

第一方面，提供一种碳纤维金属材料的制备方法，方法包括：利用激光对待烧结材料进行烧结，得到碳纤维金属复合材料，待烧结材料包括混合的金属粉末和纤维，纤维为纳米纤维或微米级纤维。

在本发明较佳的实施例中，利用激光对待烧结材料进行烧结，得到碳纤维金属复合材料，包括：铺设待烧结材料；通过激光对待烧结材料进行烧结，使得纤维石墨化，金属粉末融化，纤维与金属粉末融合为碳纤维金属复合材料。

在本发明较佳的实施例中，利用激光对待烧结材料进行烧结，得到碳纤维金属复合材料之前，还包括：为聚丙烯腈溶液施加高压静电场，使聚丙烯腈溶液形成射流，射流在高压静电场中加速并拉伸；聚丙烯腈溶液的溶剂蒸发，射流分散开并形成纤维；收集纤维；混合纤维和金属粉末，得到待烧结材料。

在本发明较佳的实施例中，金属粉末包括一种或多种金属元素。

第二方面，提供一种碳纤维金属物品的制造方法，方法包括：利用选择性激光烧结技术对待烧结材料进行部分烧结，得到碳纤维金属物品，待烧结材料包括混合的金属粉末和纤维，纤维为纳米纤维或微米级纤维。

在本发明较佳的实施例中，利用选择性激光烧结技术对待烧结材料进行部分烧结，得到碳纤维金属物品，包括：均匀铺设待烧结材料；利用激光对待烧结材料进行部分烧结，使得被烧结的待烧结材料中，纤维石墨化，金属粉末融化，纤维与金属粉末融合为单层的碳纤维金属复合材料；多次重复上述步骤，使得多层碳纤维金属复合材料堆积为碳纤维金属物品。

在本发明较佳的实施例中，多次重复上述步骤，使得多层碳纤维金属复合材料堆积为碳纤维金属物品之后，还包括：去除未烧结的待烧结材料。

在本发明较佳的实施例中，利用选择性激光烧结技术对待烧结材料进行部分烧结，得到碳纤维金属物品之前，还包括：为聚丙烯腈溶液施加高压静电场，使聚丙烯腈溶液形成射流，射流在高压静电场中加速并拉伸；聚丙烯腈溶液的溶剂蒸发，射流分散开并形成纤维；收集纤维；混合纤维和金属粉末，得到待烧结材料。

在本发明较佳的实施例中，构成碳纤维金属物品的多层碳纤维金属复合材料厚度相等。

在本发明较佳的实施例中，金属粉末包括一种或多种金属元素。

相较于现有技术，本发明提供一种碳纤维金属材料的制备方法及碳纤维金属物品的制造方法。碳纤维金属材料的制备方法包括：待烧结材料包括混合的金属粉末以及纤维，纤维为纳米或微米级纤维，利用激光对待烧结材料进行烧结，得到碳纤维金属复合材料。传统激光烧结制备的金属材料，机械强度弱于锻件；而混合有纳米纤维烧结形成的碳纤维金属材料，其机械性能以及耐磨性大幅提高。碳纤维金属物品的制造方法包括：用选择性激光烧结技术对待烧结材料进行部分烧结，得到碳纤维金属物品，待烧结材料包括混合的金属粉末和纤维。与碳纤维金属材料的制备方法类似，提升金属粉末烧结后的机械强度、耐磨性，相应的，也克服了选择性激光烧结技术产生的金属物品机械强度较弱的缺陷。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明实施例了解。本发明的目的和其他优点可通过在所写的说明书、权利要求书、以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明第一实施例提供的一种碳纤维金属材料的制备方法的流程图。

图2为本发明第二实施例提供的一种碳纤维金属材料的制备方法的流程图。