激光沉积制造GO-Al复合材料工艺与性能研究

来源 :沈阳航空航天大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:syn301
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石墨烯铝基复合材料具有抗腐蚀性好、质量轻、强度好等优点,在航空航天等领域具有良好的发展趋势和应用前景。传统的制备工艺存在生产周期长、制造成本昂贵、材料综合利用率低、制造大型复杂结构件困难等一系列问题。激光沉积制造技术,是一种能够从数字模型直接到三维立体结构件近净成形的新型制造技术,该技术能够克服传统加工工艺的不足,为石墨烯铝基复合材料的制备提供了周期短、成本低、质量高的有效途径。本文选用氧化石墨烯作为增强相材料,利用并优化低温真空湿法球磨混粉工艺制备了氧化石墨烯AlSi7Mg基复合粉材,对粉材的形貌和激光反射率进行了研究。采用激光沉积制造工艺制备复合材料试样,分别研究了激光功率、扫描速度和送粉量对复合材料试样沉积层的影响,通过正交实验对工艺参数进行了优化,分别制备了纯AlSi7Mg铝合金、氧化石墨烯含量为0.05wt.%和0.1wt.%的GO-Al复合材料。探究了氧化石墨烯含量对复合材料试样微观组织及力学性能的影响,进一步明确了氧化石墨增强铝合金的强化机制。通过透射电子显微镜、拉曼光谱、光学显微镜、漫反射光谱仪等检测方式对复合材料试样进行了表征。湿法球磨工艺可以保证氧化石墨烯在铝合金基体中的均匀分散,随着氧化石墨烯含量的增加,复合粉材的激光反射率从58.1%降低到34.5%,复合材料的微观组织得到了细化、性能得到了提升。当氧化石墨烯质量分数为0.1wt.%时,复合材料的硬度、抗拉强度、伸长率、弹性模量、屈服强度分别为147.8HV,227.57Mpa,6.41%,105.99GPa,110.36Mpa,相比 AlSi7Mg 铝合金基体分别提高了 71.48%,51.7%,114.4%,37.1%,53.8%。
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