[发明专利]一种可用于三维打印的球形金属基稀土纳米复合粉末的制备方法及产品

权利要求书

1.一种可用于三维打印的球形金属基稀土纳米复合粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

(1)将轻金属原料加入感应电炉的坩埚中，将坩埚抽真空充氩气，调控感应电流加热使轻金属原料融化成液态熔体；

(2)控制轻金属熔体温度高于其熔点50～100℃范围内，将0-20.0wt％纳米材料加入到金属熔体中并保证均匀分散形成混合熔体，并调控感应电流强度为5～25A；

(3)向步骤(2)形成的混合熔体中加入0-1.0wt％的稀土材料并保证均匀分散，所述稀土材料包括La、Nd、Re、Sm、Ce或Y中的一种或几种；

(4)对烧损的元素进行补损以调整合金的化学成分，并用步骤(1)同样的方法再进行一次重熔并均匀分散成复合材料熔体；

(5)开启高纯氩气，由一路气流集中到雾化喷嘴，保持雾化气压和功率，混合均匀的复合材料熔体由输液管流出，自由降落一段距离后在高压气体作用下被破碎为球形小液滴，并快速冷凝成球形粉末颗粒，得到球形金属基稀土纳米复合粉末。

2.根据权利要去1所述一种可用于三维打印的球形金属基稀土纳米复合粉末的制备方法，其特征在于，所述轻金属为铝、锂、镁、钛或其合金。

3.根据权利要求1所述一种可用于三维打印的球形金属基稀土纳米复合粉末的制备方法，其特征在于，步骤(1)控制坩埚内真空度在6.0×10^-3Pa以下，氩气的压力0-0.1MPa，感应电流强度5-45A。

4.根据权利要求1所述一种可用于三维打印的球形金属基稀土纳米复合粉末的制备方法，其特征在于，所述纳米材料为纳米陶瓷颗粒和/或纳米碳材料，所述纳米陶瓷颗粒为Al₂O₃、TiC、TiB、SiC、SiO₂、B₄C、金刚石中的一种或几种，所述纳米碳材料为碳纤维、碳纳米管、石墨烯的一种或几种。

5.根据权利要求4所述一种可用于三维打印的球形金属基稀土纳米复合粉末的制备方法，其特征在于，所述纳米陶瓷颗粒和纳米碳材料的尺寸为0.1nm-500nm，纯度不低于99.9％。

6.根据权利要求1所述一种可用于三维打印的球形金属基稀土纳米复合粉末的制备方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(3)均采用电磁搅拌的方式保证熔体均匀分散，电磁搅拌的转速为200-500r/min；电磁搅拌时间为10-30min。

7.根据权利要求1所述一种可用于三维打印的球形金属基稀土纳米复合粉末的制备方法，其特征在于，步骤(3)所述稀土材料的粒度尺寸范围为0.1nm-1.0mm；稀土材料的纯度不低于99.9％。

8.根据权利要求1所述一种可用于三维打印的球形金属基稀土纳米复合粉末的制备方法，其特征在于，步骤(5)所述雾化喷嘴角度为30-60°；喷嘴间隙0.5-1.0mm；喷气嘴雾化气压2.0-8.0MPa；雾化时的功率25-60kW。

9.根据权利要求1所述一种可用于三维打印的球形金属基稀土纳米复合粉末的制备方法，其特征在于，步骤(5)由输液管流出的熔体降落50-200mm后在高压气体作用下被破碎为球形小液滴。

10.根据权利要求1～9任一项所述制备方法制成的球形金属基稀土纳米复合粉末。