一种纳米石墨烯增强金属粉末3D打印增材制造搅拌头的方法技术

本发明专利技术公开了一种纳米石墨烯增强金属粉末3D打印增材制造搅拌头的方法，以金属粉末和纳米石墨烯片为原料，以贝壳类叠层编制结构作为仿生设计结构对象构建搅拌头模型，通过3D打印制备搅拌头；采用纳米石墨烯增强金属粉末，并结合3D打印、仿生贝壳叠层强化结构技术、深过冷冲击强化处理技术和外加电磁场复合技术创新应用于搅拌头的加工制造，不同于传统的金属材料和加工制造方法，实现了特殊金属材料、难熔难加工高性能金属材料的搅拌头的快速加工制造，实现了高性能、复杂结构和表面造型的搅拌头的快速设计与加工制造，实现了低成本、耐高温磨损的、批量化搅拌头的加工制造，大幅度提升了普通金属搅拌头的综合性能。度提升了普通金属搅拌头的综合性能。

【技术实现步骤摘要】
一种纳米石墨烯增强金属粉末3D打印增材制造搅拌头的方法


[0001]本专利技术涉及搅拌摩擦焊接技术和增材制造领域，具体涉及一种电纳米石墨烯增强工模具钢金属粉末3D打印增材制造搅拌头的方法。

技术介绍

[0002]搅拌头是搅拌摩擦焊接技术的关键部件，作为搅拌摩擦焊的核心部件，搅拌头的设计、材料和制造对于获得高质量搅拌摩擦焊接接头至关重要，同时，搅拌头也能影响了搅拌摩擦焊接技术在金属材料与结构中的有效应用范围。搅拌摩擦焊技术是利用搅拌头将两块金属结构焊接起来的固相焊接技术，旋转的搅拌针与金属结构之间产生摩擦热，使焊接区金属软化从而实现优质连接，具有许多熔化焊接技术不具备的有点，特别适用于低熔点的有色金属及其结构的焊接。对于高熔点的金属及其结构，搅拌摩擦焊接技术具有很大的局限性。搅拌摩擦焊接技术目前依然只限于低熔点金属及其结构的主要原因在于缺乏适合量产、低成本、耐高温磨损的高性能搅拌头，搅拌头作为搅拌摩擦焊的工艺核心，是决定搅拌摩擦焊接质量是否可靠的重要因素。对低熔点金属(如吕合金)搅拌摩擦焊接时，只需使用工具钢、摸具钢等低成本的金属材料采用传统加工本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纳米石墨烯增强金属粉末3D打印增材制造搅拌头的方法，其特征在于：以金属粉末和纳米石墨烯片为原料，以贝壳类叠层编制结构作为仿生设计结构对象构建搅拌头模型，通过3D打印制备搅拌头。2.根据权利要求1所述的纳米石墨烯增强金属粉末3D打印增材制造搅拌头的方法，其特征在于：包括以下步骤：S1,球化粉末的制备：将金属粉末和纳米石墨烯片混合并球化；S2,仿生模型构建：以贝壳类叠层编制结构作为仿生设计结构对象，设计和优化搅拌头3D打印增材制造无支撑结构模型，设计优化搅拌针和轴肩表面仿生造型；S3,3D打印：采用激光选区熔化成型或电子束熔炼成型。3.根据权利要求2所述的纳米石墨烯增强金属粉末3D打印增材制造搅拌头的方法，其特征在于：步骤S1中，所述纳米石墨烯片的含量为混合粉末的0.1～5wt％，球化后粉末直径为1～50um。4.根据权利要求1所述的纳米石墨烯增强金属粉末3D打印增材制造搅拌头的方法，其特征在于：步骤S3中，所述激光选区熔化成型采用99.99％氩气充当保护气体，并控制含氧量低于0.15％，功率为100W～800W，激光聚焦直径为50um～200um，扫描速度为400mm/s～2000mm/s，扫描间距为20um～100um，层厚为10um～50um。5.根据权利要求4所述的纳米石墨烯增强金属粉末3D打印增材制造搅拌头的方法，其特征在于：步骤S3中，搅拌头在同材质基板或者低合金钢或者低碳钢上进行3D打印增材制造，预热温度为200～1400℃，打印过程中采用多种字形混合编制法扫描，每层金属打印结束后，激光扫描方向旋转60～70
°
，再进行下一层搅拌头金属的3D打印...

【专利技术属性】
技术研发人员：王颖，罗键，
申请(专利权)人：上海工程技术大学，
类型：发明
国别省市：