[发明专利]用于熔凝技术具有功能层的增强相强化的复合粉末及其制备方法和应用

说明书

用于熔凝技术具有功能层的增强相强化的复合粉末及其制备方法和应用，本发明属于复合材料领域，它要解决现有纳米粒子混粉的方式容易发生团聚，使其形核效应降低的问题。本发明所述的具有功能层的增强相强化复合粉末是由96wt.％～98wt.％金属基粉末为基体粉，4wt.％～2wt.％具有功能层的石墨烯材料作为掺杂相组成。所述的具有功能层的增强相的制备方法：将非金属纳米粒子加入到含有镍盐的混合溶液中，得到反应溶液，将氯化钯处理后的增强相加入到反应溶液中进行反应。本发明在合金粉中通过增强相的介质作用引入纳米颗粒，非金属纳米颗粒与合金粉具有较好的相容性，能均匀分散在合金粉中。

技术领域

本发明属于复合材料领域，具体涉及一种具有功能层结构的增强相强化复合粉末及其制备方法和应用。

背景技术

在激光、电子束或等离子熔凝过程中，熔化和凝固动力学易导致其组织具有较大的柱状晶粒和周期性裂纹的微观结构。已有研究表明，可以通过在增材制造过程中引入控制固化的成核纳米颗粒来解决此类问题。所以，如何在合金粉中引入纳米颗粒，成了一个亟待解决的问题。现有的方法大多采用混粉的方式在合金粉中直接加入纳米粒子，此方法虽操作简便，但同时存在很大的弊端。纳米粒子由于尺寸过小，易发生团聚，使其形核效应大大降低。同时，纳米粒子作为非金属掺杂相，与合金粉的相容性较差的问题也十分突出，无法实现在合金粉中均匀分散。

近几年，石墨烯基于良好的综合性能已广泛的应用于储能领域、光电器件领域以及生物医药领域。比如，石墨烯因具有较大的比表面积在催化剂、微波吸收材料中得到了广泛应用。在材料科学和工程领域，石墨烯作为一种新型的二维碳纳米材料，因具有较高的强度和韧性而被作为理想的增强相应用于提高金属基复合材料的硬度、抗拉强度、延性、耐腐蚀性和耐磨性等研究。申请号CN201210489612.2的专利中提出一种采用水热法制备石墨烯加载金属氧化物纳米材料，此方法需要较高的温度条件且制备周期较长。申请号201710710696.0的专利中介绍了一种石墨烯与二氧化钛纳米颗粒复合材料的制备方法，但是此方法需要在250-800℃下进行热处理，工艺条件较为复杂。另外，该方法可实现引入的纳米粒子种类较少。且上述两种方法仅实现了石墨烯上纳米粒子的复合，可用于低中温条件下的应用，如催化剂、吸波材料等。在熔凝技术过程中，由于石墨烯作为一种碳材料具有自身抗氧化性差，易烧损，活性高易与金属基体之间发生反应等缺点，并且石墨烯自身质量轻，易团聚，与合金粉相容性差，难以实现在合金粉中均匀分散，所以仅实现石墨烯与纳米粒子复合并不适用于高温下金属基复合材料的制备。

发明内容

本发明要解决现有纳米粒子混粉的方式容易发生团聚，使其形核效应降低的问题，而提供一种用于熔凝技术具有功能层的增强相强化的复合粉末及其制备方法和应用。

本发明用于熔凝技术具有功能层的增强相强化的复合粉末是由96wt.％～98wt.％金属基粉末为基体粉，4wt.％～2wt.％具有功能层的增强相作为掺杂相组成，其中增强相为片径是微米级的石墨烯纳米片或氧化石墨烯片；

所述的具有功能层结构的增强相的制备方法按照下列步骤实现：

将非金属纳米粒子加入到含有镍盐的混合溶液中，超声分散均匀，得到反应溶液，将氯化钯处理后的增强相加入到反应溶液中，超声搅拌反应，经洗涤、干燥后得到具有功能层的增强相；

所述的反应溶液中含有25-30g/L的镍盐，20-30g/L的还原剂，15-25g/L的络合剂，4-8g/L的缓冲剂和稳定剂。

本发明用于熔凝技术具有功能层的增强相强化的复合粉末的制备方法按照下列步骤实现：

一、增强相的表面前处理：

a、将增强相加入到硝酸与硫酸的混合酸中，在40-60℃条件下超声搅拌，然后将增强相洗涤至中性，抽滤，得到酸化的增强相；