[发明专利]一种高性能复合材料磨头及其制备方法

权利要求书

1.一种高性能复合材料磨头，其特征在于，由超级铝粉包覆体与金刚石包覆体组成的陶瓷粉料经3D打印制成；所述陶瓷粉料中金刚石包覆体的质量百分比为18-25％；

所述超级铝粉包覆体由核体及包覆在核体外的镍构成，所述核体为超级铝粉，所述超级铝粉由以下质量百分比的各组分组成：0.5-2％的Zn，0.5-2％的Cu，0.5-1％的Mn，0.5-2％的Zr，0.5-2％的B，2-2.5％的TiC，余量为纳米铝粉，所述纳米铝粉为Al7075铝粉或Al6061铝粉；

所述金刚石包覆体由金刚石颗粒及包覆在金刚石颗粒外的复合粉体构成，所述复合粉体由以下质量百分比的各组分组成：15-30％的Co，0.5-1％的VC，0.5-1％的Cr₃C₂，余量为WC。

2.根据权利要求1所述的高性能复合材料磨头，其特征在于，所述超级铝粉包覆体中超级铝粉的质量百分比为60-90％。

3.根据权利要求1所述的高性能复合材料磨头，其特征在于，所述金刚石包覆体中金刚石颗粒的质量百分比为50-70％。

4.根据权利要求3所述的高性能复合材料磨头，其特征在于，所述金刚石颗粒的粒径为30-35μm。

5.根据权利要求1-4任一项所述的高性能复合材料磨头，其特征在于，所述陶瓷粉料中包覆金刚石的质量百分比为20％。

6.一种如权利要求1所述的高性能复合材料磨头的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1超级铝粉包覆体的制备：通过湿法球磨法将组成超级铝粉的各组分混合均匀制得超级铝粉；然后将超级铝粉分散于乙二醇二甲醚中形成分散液，将乙酰丙酮镍溶解于乙二醇二甲醚中形成溶液；接着将所述分散液与溶液混合均匀，混合物自然挥发干燥后制得超级铝粉包覆体；

S2金刚石包覆体的制备：通过湿法球磨法将组成金刚石包覆体的各组分混合均匀，然后进行烧结处理，制得金刚石包覆体；

S3陶瓷粉料的制备：将金刚石包覆体和超级铝粉包覆体混合均匀，制得陶瓷粉料；

S4将陶瓷粉料进行激光选区熔化3D直接打印，形成磨头；

S5热处理：将磨头置于500-700℃下热等静压烧结1h，制得高性能复合材料磨头。

7.根据权利要求6所述的高性能复合材料磨头的制备方法，其特征在于，步骤S2中，将金刚石颗粒、Co、VC、Cr₃C₂与石蜡混合，得到混合物；所述混合物依次进行球磨、干燥、过筛、制粒、脱蜡和烧结，制得金刚石包覆体。

8.根据权利要求7所述的高性能复合材料磨头的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述混合物在球磨速度为200r/min下湿磨48h，然后在60℃下进行干燥处理，混合物过筛和制粒后，在氢气中400℃下进行2h的脱蜡，然后再在1200℃真空条件下烧结2h，得到金刚石包覆体。

9.根据权利要求7所述的高性能复合材料磨头的制备方法，其特征在于，步骤S4中，3D打印过程中激光器的基础功率为530W，扫描间距为0.06mm，扫描速度为900mm/s；光斑直径为95μm，能量密度能为10⁷W/cm²；N₂气氛中完成打印，N₂的气压为0.2MPa。