[发明专利]一种激光熔融沉积Ni3Al基自润滑材料及制备方法

权利要求书

1.一种激光熔融沉积Ni₃Al基自润滑材料，它以石墨烯粉、Ag粉、Ni粉和Al粉为原料依次经熔融、喷雾和激光熔融沉积而成；所述激光熔融沉积过程中对所得熔融液进行摩擦搅拌加工；其制备方法包括如下步骤：

1)以石墨烯粉、Ag粉、Ni粉和Al粉为原料，将原料混合均匀，并进行高温熔融得熔融合金液；

2)将所得熔融合金液置于雾化装置中进行真空雾化，并冷凝固化得球形的金属粉末，并筛分单颗粒的直径为60-100μm的粉料，得石墨烯/Ag/Ni₃Al基球形粉末；

3)将所得石墨烯/Ag/Ni₃Al基球形粉末进行激光熔融沉积，即得所述Ni₃Al基自润滑材料；

所述激光熔融沉积工艺采用的激光功率为400-600W，扫描速率为0.8-1.2m/min，送粉率为20-40g/min，扫描层厚为0.10-0.12mm，进行单层激光熔融加工后，采用设置在激光熔融沉积设备内的搅拌头对所得熔融液进行摩擦搅拌加工，摩擦搅拌处理深度0.14-0.18mm，搅拌头的转速为400-600rpm，水平行进速度为0.6-0.8m/min，单层熔融液凝固后施加0.006-0.008mm的下压量。

2.根据权利要求1所述的激光熔融沉积Ni₃Al基自润滑材料，其特征在于，所述Ni粉和Al粉的摩尔比为3:1；石墨烯的添加量为Ni粉和Al粉总质量的1.0-1.5％，Ag的添加量为Ni粉和Al粉总质量的4.0-6.0％。

3.权利要求1或2所述激光熔融沉积Ni₃Al基自润滑材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)以石墨烯粉、Ag粉、Ni粉和Al粉为原料，将原料混合均匀，并进行高温熔融得熔融合金液；

2)将所得熔融合金液置于雾化装置中进行真空雾化，并冷凝固化得球形的金属粉末，并筛分单颗粒的直径为60-100μm的粉料，得石墨烯/Ag/Ni₃Al基球形粉末；

3)将所得石墨烯/Ag/Ni₃Al基球形粉末进行激光熔融沉积，即得所述Ni₃Al基自润滑材料。

4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述激光熔融沉积过程中对所得熔融液进行摩擦搅拌加工。

5.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中采用振动混料方法将原料混合均匀。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述振动混料工艺采用的振动频率为40-50Hz，振动力为8000-10000N，振荡时间为20-30min。

7.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述高温熔融工艺采用的真空度<0.01MPa，惰性保护气体为氮气，含氧量<90ppm，温度为1000-1200℃，保温时间为20-30min。

8.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，所述真空雾化工艺采用的保护气体为氦气，氦气进口压力为4.8-5.2MPa，熔融合金液流量为1.0-1.4kg/min。

9.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于，上述方案中，所述激光熔融沉积工艺采用的激光功率为400-600W，扫描速率为0.8-1.2m/min，送粉率为20-40g/min，扫描层厚为0.10-0.12mm，进行单层激光熔融加工后，采用设置在激光熔融沉积设备内的搅拌头对所得熔融液进行摩擦搅拌加工，摩擦搅拌处理深度0.14-0.18mm，搅拌头的转速为400-600rpm，水平行进速度为0.6-0.8m/min，单层熔融液凝固后施加0.006-0.008mm的下压量。

10.权利要求3～9任一项所述的制备方法制备的Ni₃Al基自润滑材料，其特征在于，其摩擦系数平均值为0.15-0.19，磨损率为5.0×10^-5-5.4×10^-5mm³/(Nm)。