[发明专利]一种石墨烯强化3D打印用模具钢粉末及其制备方法、应用

权利要求书

1.一种石墨烯强化3D打印用模具钢粉末，其特征在于，由以下体积比的原料制成：石墨烯衍生物0.5％～2％，模具钢粉末98％～99.5％。

2.根据权利要求1所述的石墨烯强化3D打印用模具钢粉末，其特征在于，由以下体积比的原料制成：石墨烯衍生物1％，模具钢粉末99％。

3.根据权利要求2所述的石墨烯强化3D打印用模具钢粉末，其特征在于，所述石墨烯衍生物的粒径为0.5～20μm，厚度为5～25nm，纯度不小于98.9％，所述模具刚粉末的粒径为8～45μm，平均粒径为20～35μm。

4.根据权利要求3所述的石墨烯强化3D打印用模具钢粉末，其特征在于，所述石墨烯衍生物选择多层石墨烯、石墨烯纳米片、石墨纳米纤维、还原氧化石墨烯中的一种或多种，所述模具刚粉末选择注塑模具钢粉末、热作模具钢粉末、不锈钢粉末中的一种或多种。

5.根据权利要求1至4任一项所述的石墨烯强化3D打印用模具钢粉末的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S101，将石墨烯衍生物分散到无水乙醇中，超声振荡，得到石墨烯衍生物溶液；

S102，将模具钢粉末加入到石墨烯衍生物溶液中，得到混合溶液，然后将混合溶液进行球磨，得到浆料；

S103，加热浆料，边加热边搅拌至浆料呈半干状态；

S104，将半干的浆料彻底烘干，即得到石墨烯强化3D打印用模具钢粉末。

6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S2中，利用球磨罐进行球磨，球磨的时间为2.5h,转速为350r/min，球料质量比为40:1，球径比为5:4:3，球磨过程在氩气气氛保护下进行。

7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤S3中，利用水浴锅对浆料进行水浴加热，水浴锅的温度设置为80℃，所述浆料呈半干状态的判断标准为浆料中的含水率为5％～20％。

8.根据权利要求1至4任一项所述的石墨烯强化3D打印用模具钢粉末或利用权利要求5至7任一项所述的制备方法制备的石墨烯强化3D打印用模具钢粉末的应用，其特征在于，利用所述石墨烯强化3D打印用模具钢粉末通过激光选区熔化技术能够制造石墨烯增强型模具钢材料零件，所述石墨烯增强型模具钢材料零件的制造方法为：

S201，利用计算机建立所需打印零件的CAD三维模型，然后将CAD三维模型进行切片分层处理，获得打印零件的切片数据，之后将所述切片数据导入激光选区熔化设备；

S202，将石墨烯强化3D打印用模具钢粉末送入激光选区熔化设备的送料装置中，根据打印零件的切片数据在激光选区熔化设备的成形腔的基板上将石墨烯强化3D打印用模具钢粉末加工成形；

S203，将步骤S202加工得到的成形零件和基板一并取出，然后对成形零件和基板进行去应力退火处理，之后将成形零件和基板进行切割分离，即得到石墨烯增强型模具钢材料零件。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，步骤S201中，在CAD三维模型的底部构造一个支架，然后将CAD三维模型和支架转变为STL数据格式，再将CAD三维模型和支架一同进行切片分层处理；步骤S202中，先设计扫描路径，再把石墨烯强化3D打印用模具钢粉末送入激光选区熔化设备的送料装置中，对成形腔抽真空，通入保护气，然后将石墨烯强化3D打印用模具钢粉末输送至成形腔的基板上，加工出单层，并将石墨烯强化3D打印用模具钢粉末逐层叠加，最终在基板上成形零件；步骤S203中，去应力退火处理的退火温度为450℃～600℃，退火时间为2h～5h。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述激光选区熔化设备的成形参数为：激光功率120W～350W，扫描速度400mm/s～1000mm/s，扫描间距0.06mm～0.08mm，铺粉厚度0.02mm～0.035mm。