[发明专利]一种金属基纳米复合材料零件的成形方法

说明书

本发明公开的一种金属基纳米复合材料零件的成形方法，包括以下步骤：步骤1，纳米材料和金属材料的预处理；步骤2，纳米增强金属基复合光固化浆料的制备；步骤3，进行光固化成形；步骤4，脱脂烧结。本发明的成形方法通过对金属粉末和纳米材料的预处理，全程使用高能超声波，有效的减轻了成形过程中纳米颗粒的团聚；通过制备纳米增强金属基复合光固化浆料与光固化技术的联合，提高了成形零件的复杂程度；通过在低于界面反应的温度进行快速烧结，降低了整个过程的纳米颗粒界面反应；步骤简单，有很好的实用价值。

技术领域

本发明属于光固化成形方法技术领域，具体涉及一种金属基纳米复合材料零件的成形方法。

背景技术

金属基纳米复合材料由于具有强度高、韧性好、热稳定性优良等特点，在航空、航天、自动化等高新技术领域有着广泛的应用前景。当前金属基纳米复合材料零件的成形方法主要有两种：液态铸造法和固态烧结法。液态铸造法可获得近净形复杂零件，但需要模具、同时存在界面反应且成分难以控制；固态烧结法成分易于控制，但易发生颗粒团聚且仅能获得简单的小型零件。因此，目前还没有一种能够实现高性能复杂金属基纳米复合材料零件快速成形的方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种金属基纳米复合材料零件的成形方法，解决现有金属基纳米复合材料零件成形方法中界面反应和团聚作用强烈、不易制备复杂零件的问题。

本发明所采用的技术方案是，一种金属基纳米复合材料零件的成形方法，包括以下步骤：

步骤1，金属粉末和纳米材料的预处理

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，同时加入适量的分散剂与相溶剂，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，取适量树脂放入搅拌机内，然后将步骤2.1的混合粉末分不少于三次加入其中，在每次加入时均同时加入适量的稀释剂，搅拌使其混合均匀，得到混合物；

步骤2.3，在避光条件下，向步骤2.2的混合物中加入适量的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；

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；

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。

本发明的特征还在于，

步骤1中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；