[发明专利]一种金属基纳米复合材料零件的成形方法

权利要求书

1.一种金属基纳米复合材料零件的成形方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1，金属粉末和纳米材料的预处理：

所述金属粉末的预处理具体为：选取粒径d₅₀为1-10um的基体金属粉末，在温度200-250℃、大气压不大于-0.06MPa的真空环境下干燥2-10h；

所述纳米材料的预处理具体为：在超声波分散与机械搅拌的共同作用条件下、分散并清洗纳米颗粒，随后在温度100-180℃、大气压不大于-0.06MPa的真空环境下干燥20-30h；

步骤2，纳米增强金属基复合光固化浆料的制备

步骤2.1，将经步骤1处理过的金属粉末放入行星式球磨机中，同时加入分散剂与相溶剂，以无水乙醇为介质，在1:1的球料比下球磨2-8h，随后过滤并在120℃下干燥10h，得到混合粉末；

步骤2.2，取树脂放入搅拌机内，然后将步骤2.1的混合粉末分不少于三次加入其中，每次加入时均同时加入稀释剂，搅拌使其混合均匀，得到混合物；

所述步骤2.2中混合粉末中金属粉末与树脂的体积分数比为1-3:1；分散剂添加总量为金属粉末质量的0.1-1％，相溶剂添加总量为金属粉末质量的0.18-2％，各次稀释剂添加总量为金属粉末质量的0.1-1.5％；

步骤2.3，在避光条件下，向步骤2.2的混合物中加入自由基光引发剂和经步骤1处理后的纳米材料，进行超声波分散与机械搅拌处理，混合均匀后得到纳米增强金属基复合光固化浆料；

所述步骤2.3中自由基光引发剂的质量为步骤2.2中树脂总质量的0.5-3％；所述步骤2.3中纳米材料的质量为步骤2.2混合粉末中金属粉末总质量的0.5-5％；

步骤2.4，在避光、不大于-0.06MPa的负压条件下，对步骤2.3的纳米增强金属基复合光固化浆料继续高能超声波处理8-12h，备用；

步骤3，光固化成形

将处理好的待成形零件三维模型信息导入光固化成形设备内，利用步骤2.4的纳米增强金属基复合光固化浆料成形出所需零件的毛坯，且在成形过程中一直对光固化成形设备中供料装置内的未固化浆料进行高能超声波处理；

所述光固化成形设备的参数为：所用光波长为200-400nm，成形时所用分层厚度为10-100um；

步骤4，脱脂烧结

步骤4.1，脱脂

将步骤3的毛坯放置在焙烧炉中，在常压、氩气环境下，以3-5℃/min的速率升温到350-600℃，保温1-10h；然后抽真空，保温相同时间后随炉冷却；

步骤4.2，烧结

将步骤4.1处理后的毛坯，在氩气保护的环境、气体压力10-200MPa条件下，以5-10℃/min的升温速率升到600-1300℃，保温0.5-3h得到所需的金属基纳米复合材料零件；

所述步骤4.2在烧结之前需根据零件所用材料的特性判断是否进行预烧，若进行预烧则具体参数为：在氩气保护的环境、气体压力10-200MPa条件下，以3-5℃/min的速率升温至800-900℃，保温0.5-2h。

2.根据权利要求1所述的一种金属基纳米复合材料零件的成形方法，其特征在于，所述步骤2.2中树脂为自由基型树脂，具体为不饱和聚酯，稀释剂为丙烯酸酯类或乙烯基类；步骤2.1中分散剂为聚丙烯酸铵或柠檬酸铵，相溶剂为硬脂酸或多元醇；

所述步骤2.3中自由基光引发剂为苯偶姻衍生物、酰基膦氧化物或有机含硫化合物；

其中树脂、分散剂、稀释剂、相溶剂和自由基光引发剂在使用前均需干燥处理。

3.根据权利要求1所述的一种金属基纳米复合材料零件的成形方法，其特征在于，所述步骤2.2中混合时温度为25-35℃；搅拌参数：常压下转速280-600rad/min，搅拌时间4-8h。

4.根据权利要求1所述的一种金属基纳米复合材料零件的成形方法，其特征在于，所述步骤2.3中搅拌速率300-600rad/min，搅拌时间1-4h。