[发明专利]一种激光增材制造石墨烯增强镍基复合材料的方法及石墨烯增强镍基复合材料

权利要求书

1.一种激光增材制造石墨烯增强镍基复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：在石墨烯表面镀镍；

步骤二：将表面镀镍的石墨烯与镍基高温合金粉末混合，在真空环境下烘干，得到混合粉末；

步骤三：将步骤二中得到的混合粉末在惰性气体保护加工室内，以激光作为热源，成形石墨烯增强镍基复合材料；其中石墨烯增强镍基复合材料中，石墨烯的质量百分比为0.1～1％。

2.根据权利要求1所述的激光增材制造石墨烯增强镍基复合材料的方法，其特征在于，步骤三所述激光增材制造的工艺窗口为：

激光功率为1500～2000W，光斑直径为2～5mm，扫描速度为10～30mm/s，送粉量为8～20g/min，载粉气流为4～10L/min，搭接率为40％～60％，抬升量为0.4～0.6mm。

3.根据权利要求1所述的激光增材制造石墨烯增强镍基复合材料的方法，其特征在于，步骤三所述成形石墨烯增强镍基复合材料，具体为：

采用同轴送粉式定向能量沉积工艺，所用的激光器类型为CO2激光器、光纤激光器或半导体激光器，成形过程中保护气和载粉均为氩气；激光扫描路径为交叉扫描或往复扫描。

4.根据权利要求1所述的光增材制造石墨烯增强镍基复合材料的方法，其特征在于，步骤一所述石墨烯的直径为5～10μm，片层厚度为3～10nm。

5.根据权利要求1所述的光增材制造石墨烯增强镍基复合材料的方法，其特征在于，步骤一所述在石墨烯表面镀镍，具体为：

将石墨烯加入纯化液中在进行超声分散，然后用去离子水反复洗涤后分离待用；将处理后的石墨烯加入到敏化液进行超声分散，然后用去离子水反复清洗分离；将经过敏化处理后的石墨烯置于活化液中进行超声分散处理，再在化学镀液中进行化学镀镍，然后进行去离子水洗涤并分离；

其中，纯化液为20～40g/L的NaOH或KOH溶液；

敏化液为30～45mL/L的HCl和20～40g/L的SnCl₂的混合溶液；

活化液为20～40mL/L的HCl和0.4～0.8g/L的PdCl₂混合溶液；

化学镀液为50～80g/L的次磷酸钠、20～40g/L的硼氢化钠和20～40g/L的硫酸镍的混合溶液。

6.根据权利要求1所述的光增材制造石墨烯增强镍基复合材料的方法，其特征在于，步骤二所述混合，具体为：采用行星式球磨机在无水乙醇中进行湿混，混粉时行星球磨机的转速为120～200r/min，正转3～5min后停25～35s再反转3～5min，整个混粉过程持续3～6h。

7.根据权利要求1所述的光增材制造石墨烯增强镍基复合材料的方法，其特征在于，步骤二所述镍基高温合金粉末为固溶强化型镍基高温合金或沉淀强化型镍基高温合金中的一种。

8.根据权利要求1或7所述的光增材制造石墨烯增强镍基复合材料的方法，其特征在于，所述镍基高温合金粉末的粒径为53～150μm。

9.根据权利要求1所述的光增材制造石墨烯增强镍基复合材料的方法，其特征在于，所述在真空环境下烘干，具体为：

在115～125℃的真空环境下烘干4～6h。

10.权利要求1～9任一项所述的激光增材制造石墨烯增强镍基复合材料的方法制备得到的激光增材制造石墨烯增强镍基复合材料，其特征在于，石墨烯增强镍基复合材料中，石墨烯的质量百分比为0.1～0.5％。