[发明专利]一种金属基碳纳米复合材料的激光制备装置及方法

权利要求书

1.一种金属基碳纳米复合材料的激光制备装置，其特征在于：包括数控系统(1)、真空成型室(7)和升降系统(13)，所述真空成型室(7)内设置有工作头(3)和基板(14)；所述真空成型室(7)外设置有送粉器(2)、碳源气体发生器(11)、激光器(4)和激光传输装置(5)；所述送粉器(2)控制工作头(3)将金属粉末铺设于基板(14)上；所述激光器(4)发出激光束经激光传输装置(5)对金属粉末进行烧结；所述碳源气体生发器(11)在用在激光束对金属粉末进行烧结时通入碳源气体；所述升降系统(13)用于控制基板(14)的上升或下降；所述数控系统(1)分别与激光器(4)、送粉器(2)和碳源气体发生器(11)连接。

2.根据权利要求1所述的金属基碳纳米复合材料的激光制备装置，其特征在于：还包括调温器(12)和与调温器连接的温度补偿装置(15)，所述调温器(12)与数控系统(1)连接，所述调温器(12)用于控制温度补偿装置(15)对激光烧结区进行工作温度补偿和有效控制；所述温度补偿装置围绕着激光烧结区铺设在基板(14)上。

3.根据权利要求1所述的金属基碳纳米复合材料的激光制备装置，其特征在于：还包括有设置在真空成型室(7)上的进气口(8)和出气口(9)。

4.根据权利要求3所述的金属基碳纳米复合材料的激光制备装置，其特征在于：所述出气口(9)与尾气处理装置(10)连接。

5.一种金属基碳纳米复合材料的激光制备方法，其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤(1).建立零部件的三维模型，并进行分层离散，生成扫描路径数据，并将数据导入到数控系统中；

步骤(2).对真空成型室抽真空，然后向真空成型室内注入惰性气体，控制成型室内的氧浓度在一定浓度范围内；

步骤(3).送粉器向真空成型室内送入金属粉末，铺设一层金属粉末到基板上，同时将多余的金属粉末回收；

步骤(4).按照预设的图形数据，激光束扫描金属粉末，在金属粉末的加工平面上形成聚焦光斑，熔化金属粉末形成零件单层截面；在熔化金属粉末的同时通入碳源气体，其通过高温区域时，被热解并催化生成各类碳纳米结构材料，所述碳纳米结构材料与融化凝固过程中的金属基体进行复合，以形成金属基碳纳米复合材料；

步骤(5).根据步骤(1)生成的扫描路径，重复步骤(3)～(5)，通过逐层烧结的方法实现金属基碳纳米复合材料的三维加工，获得成型的金属基碳纳米复合零部件。

6.根据权利要求5所述的金属基碳纳米复合材料的激光制备方法，其特征在于：所述金属粉末在预置到基板前先使用加热器预热。

7.根据权利要求5所述的金属基碳纳米复合材料的激光制备方法，其特征在于：步骤(4)与步骤(5)之间还包括步骤(41)；所述步骤(41)具体为：利用红外测温仪测试激光烧结区工作温度，并通过调温器控制温度补偿装置对激光烧结区进行工作温度补偿和有效控制。

8.根据权利要求5所述的金属基碳纳米复合材料的激光制备方法，其特征在于：所述金属粉末中包含有Ti、Ni等活性元素。