基于激光燒結技術的多孔石墨烯增強鈦基納米復合材料的制備方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及新材料制備技術領域，尤其涉及一種基于激光燒結技術的多孔石墨烯增強鈦基納米復合材料的制備方法。
【背景技術】
[0002]多孔鈦在生物醫學、食品、化工等領域都有廣泛應用。
[0003]石墨烯是由單層碳原子按蜂窩結構排列形成的二維材料，具有優異力學性能，同時還具有低熱膨脹系數、高導電率、高熱導率等優異的電學和熱物理性能。因此石墨烯是一種很有潛力的金屬基納米復合材料的增強相。可以預期，采用石墨烯增強鈦納米復合材料制備的多孔材料將會有更好的綜合性能。
[0004]目前沒有較好的方法來制備多孔石墨烯增強鈦基納米復合材料，主要是因為鈦是比較活潑的金屬，容易與碳、氧、氮等元素反應，使得不易制備出性能優良的納米復合材料，從而制約了相應的多孔材料的發展。
[0005]有鑒于上述的缺陷，本設計人，積極加以研究創新，以期創設一種基于激光燒結技術的多孔石墨烯增強鈦基納米復合材料的制備方法，使其更具有產業上的利用價值。

【發明內容】

[0006]為解決上述技術問題，本發明的目的是提供一種基于激光燒結技術的多孔石墨烯增強鈦基納米復合材料的制備方法，該方法能夠防止鈦與石墨烯發生反應，保證制備出的納米復合材料性能優良。
[0007]本發明提出的一種基于激光燒結技術的多孔石墨烯增強鈦基納米復合材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟:
[0008](1)混粉:將氫化鈦粉末、鈦粉末以及石墨烯粉末按一定的比例共同放置于球磨罐中進行氬氣保護的間歇球磨混料，混合均勻得到復合粉體；
[0009](2)激光點陣或線陣燒結:用激光多層燒結的技術對步驟(1)中的復合粉體進行燒結，使氫化鈦脫氫并與鈦和石墨烯燒結成一體，氫化鈦粉末分解的氫氣在激光燒結快速熔凝過程中起造微孔作用，點陣或線陣間的間隙形成燒結材料的宏觀孔隙，從而制備成塊體多孔石墨稀增強鈦基納米復合材料。
[0010]作為本發明方法的進一步改進，步驟(1)中所述的球磨罐中磨球的質量至少為所述復合粉體質量的5倍，球磨時間為2h，轉速為120rpm?250rpm，球磨混料時的溫度在50度以下。
[0011]作為本發明方法的進一步改進，步驟(1)中所述的復合粉體中石墨烯粉末所占的質量比例在15%以下，所述的氫化鈦粉末和鈦粉末的直徑均在40納米-70微米之間。
[0012]作為本發明方法的進一步改進，所述復合粉體中石墨烯粉末所占的質量比例為5%，所述氫化鈦粉末和鈦粉末的直徑均為2微米。
[0013]作為本發明方法的進一步改進，步驟(2)中的激光多層燒結是采用脈沖激光打點或線掃描的方式進行的，通過控制點與點或線與線之間的距離使得復合粉體既能燒結成一體，又存在所需的宏觀孔隙。
[0014]作為本發明方法的進一步改進，所述激光多層燒結使用的設備為IPG光纖激光器，其工藝參數為:頻率50kHz，功率80w，掃描速度2mm/s，光斑直徑0.8mm，搭接率0.25。
[0015]借由上述方案，本發明至少具有以下優點:本發明方法使用氫化鈦、鈦與石墨烯混合，通過激光燒結使氫化鈦、鈦與石墨烯快速熔凝成一體，防止鈦與石墨烯發生反應，保證制備出的納米復合材料性能優良，通過這一道燒結工序即可制備出多孔石墨烯增強鈦復合材料，同時該方法制備的復合材料的孔隙率可根據氫化鈦和鈦粉的比例以及激光燒結工藝進行控制和調整調。
[0016]上述說明僅是本發明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發明的技術手段，并可依照說明書的內容予以實施，以下以本發明的較佳實施例并配合附圖詳細說明如后。
【附圖說明】
[0017]圖1為通過本發明方法制備的多孔石墨烯增強鈦基納米復合材料的電鏡圖；
[0018]圖2為通過本發明方法制備的多孔石墨烯增強鈦基納米復合材料的樣品圖；
[0019]圖3為激光多層燒結采用脈沖激光打點方式的示意圖；
[0020]圖4為激光多層燒結采用脈沖激光線掃描方式的示意圖。
【具體實施方式】
[0021]下面結合附圖和實施例，對本發明的【具體實施方式】作進一步詳細描述。以下實施例用于說明本發明，但不用來限制本發明的范圍。
[0022]實施例:一種基于激光燒結技術的多孔石墨稀增強欽基納米復合材料的制備方法，包括以下步驟:
[0023](1)混粉:將氫化鈦粉末、鈦粉末以及石墨烯粉末按一定的比例共同放置于球磨罐中進行氬氣保護的間歇球磨混料，混合均勻得到復合粉體；
[0024](2)激光點陣或線陣燒結:用激光多層燒結的技術對步驟(1)中的復合粉體進行燒結，使氫化鈦脫氫并與鈦和石墨烯燒結成一體，氫化鈦粉末分解的氫氣在激光燒結快速熔凝過程中起造微孔作用，點陣或線陣間的間隙形成燒結材料的宏觀孔隙，從而制備成塊體多孔石墨稀增強鈦基納米復合材料。
[0025]將氫化鈦、鈦與石墨烯混合，通過激光燒結使氫化鈦、鈦與石墨烯快速熔凝成一體，有效防止鈦與石墨烯發生反應，保證制備出的納米復合材料性能優良，通過這一道燒結工序即可制備出多孔石墨烯增強鈦復合材料。
[0026]步驟(1)中所述的球磨罐中磨球的質量至少為所述復合粉體質量的5倍，球磨時間為2h，轉速為120rpm?250rpm，球磨混料時的溫度在50度以下。
[0027]步驟⑴中所述的復合粉體中石墨烯粉末所占的質量比例在15%以下，所述的氫化鈦粉末和鈦粉末的直徑均在40納米-70微米之間。
[0028]所述復合粉體中石墨烯粉末所占的質量比例為5%，所述氫化鈦粉末和鈦粉末的直徑均為2微米。
[0029]步驟(2)中的激光多層燒結是采用脈沖激光打點或線掃描的方式進行的，通過控制點與點或線與線之間的距離使得復合粉體既能燒結成一體，又存在所需的宏觀孔隙。孔隙率可以通過調節氫化鈦和鈦粉的比例以及激光燒結工藝控制。
[0030]所述激光多層燒結使用的設備為IPG光纖激光器，其工藝參數為:頻率50kHz，功率80w，掃描速度2mm/s，光斑直徑0.8mm，搭接率0.25。
[0031]以上所述僅是本發明的優選實施方式，并不用于限制本發明，應當指出，對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明技術原理的前提下，還可以做出若干改進和變型，這些改進和變型也應視為本發明的保護范圍。
【主權項】
1.一種基于激光燒結技術的多孔石墨烯增強鈦基納米復合材料的制備方法，其特征在于:包括以下步驟: (1)混粉:將氫化鈦粉末、鈦粉末以及石墨烯粉末按一定的比例共同放置于球磨罐中進行氬氣保護的間歇球磨混料，混合均勻得到復合粉體； (2)激光點陣或線陣燒結:用激光多層燒結的技術對步驟(1)中的復合粉體進行燒結，使氫化鈦脫氫并與鈦和石墨烯燒結成一體，氫化鈦粉末分解的氫氣在激光燒結快速熔凝過程中起造微孔作用，點陣或線陣間的間隙形成燒結材料的宏觀孔隙，從而制備成塊體多孔石墨稀增強鈦基納米復合材料。2.根據權利要求1所述的基于激光燒結技術的多孔石墨烯增強鈦基納米復合材料的制備方法，其特征在于:步驟(1)中所述的球磨罐中磨球的質量至少為所述復合粉體質量的5倍，球磨時間為2h，轉速為120rpm?250rpm，球磨混料時的溫度在50度以下。3.根據權利要求1所述的基于激光燒結技術的多孔石墨烯增強鈦基納米復合材料的制備方法，其特征在于:步驟(1)中所述的復合粉體中石墨烯粉末所占的質量比例在15%以下，所述的氫化鈦粉末和鈦粉末的直徑均在40納米-70微米之間。4.根據權利要求3所述的基于激光燒結技術的多孔石墨烯增強鈦基納米復合材料的制備方法，其特征在于:所述復合粉體中石墨烯粉末所占的質量比例為5%，所述氫化鈦粉末和鈦粉末的直徑均為2微米。5.根據權利要求1所述的基于激光燒結技術的多孔石墨烯增強鈦基納米復合材料的制備方法，其特征在于:步驟(2)中的激光多層燒結是采用脈沖激光打點或線掃描的方式進行的，通過控制點與點或線與線之間的距離使得復合粉體既能燒結成一體，又存在所需的宏觀孔隙。6.根據權利要求5所述的基于激光燒結技術的多孔石墨烯增強鈦基納米復合材料的制備方法，其特征在于:所述激光多層燒結使用的設備為IPG光纖激光器，其工藝參數為:頻率50kHz，功率80w，掃描速度2mm/s，光斑直徑0.8mm，搭接率0.25。
【專利摘要】本發明公開了一種基于激光燒結技術的多孔石墨烯增強鈦基納米復合材料的制備方法，包括以下步驟：(1)混粉：將氫化鈦粉末、鈦粉末以及石墨烯粉末按一定的比例共同放置于球磨罐中進行氬氣保護的間歇球磨混料，混合均勻得到復合粉體；(2)激光點陣或線陣燒結：用激光點陣或線陣多層燒結的技術對步驟(1)中的復合粉體進行燒結，使氫化鈦脫氫并與鈦和石墨烯燒結成一體，氫化鈦粉末分解的氫氣在激光燒結快速熔凝過程中起造微孔作用，激光點陣或線陣形成燒結材料的宏觀孔隙，從而制備成塊體多孔石墨烯增強鈦基納米復合材料。該方法能夠防止鈦與石墨烯發生反應，保證制備出的納米復合材料性能優良。
【IPC分類】B22F3/11, B22F3/105, C22C14/00
【公開號】CN105397091
【申請號】CN201510726185
【發明人】胡增榮, 陳長軍, 張敏, 郭華鋒, 徐家樂, 嚴凱, 秦蘭蘭
【申請人】蘇州大學張家港工業技術研究院
【公開日】2016年3月16日
【申請日】2015年10月30日