[发明专利]一种提高碳纳米材料增强镍基高温合金综合性能的方法

权利要求书

1.一种提高碳纳米材料增强镍基高温合金综合性能的方法，其特征在于：所述方法包括下述步骤：

步骤一：球磨混粉

按质量比，表面包覆有致密Ni层的碳纳米材料：Ni基高温合金粉末＝0.5∶99.5-1.5∶98.5；将表面包覆有致密Ni层的碳纳米材料与Ni基高温合金粉末进行球磨、均匀混合，得到片状复合粉末；

步骤二：粉末成形

对步骤一所得混合粉末进行放电等离子烧结(SPS)，得到产品；所述SPS工艺参数为：压力30-50MPa，烧结温度为950-1150℃，烧结时间为5-30min；

所述的粉末成形方法还可以是热等静压，或热压，或热挤压，或热锻成形中的一种。

或所述方法包括下述步骤：

步骤A：球磨混粉

按质量比，表面包覆有致密Ni层的碳纳米材料：球状Ni基高温合金粉末＝1∶99-3∶97；将表面包覆有致密Ni层的碳纳米材料与Ni基高温合金粉末进行球磨、均匀混合，得到球状复合粉末；

步骤B：粉末成形

对步骤A所得混合粉末进行3D打印，得到产品；

所述3D打印可以是选区激光熔融(SLM)，或电子束熔化(EBM)，或同轴送粉激光成形(LENS)中的一种。

2.根据权利要求1所述的一种提高碳纳米材料增强镍基高温合金综合性能的方法，其特征在于：步骤一中，按质量比，表面包覆有致密Ni层的碳纳米材料：Ni基高温合金粉＝0.5∶99.5-1.5∶98.5；将表面包覆有致密Ni层的碳纳米材料与Ni基高温合金粉末置于球磨机中，控制球磨参数为：球料质量比为5∶1-10∶1，无水乙醇作为球磨介质，转速为150-250r/min，时间5-15h；在完成片状化的同时，实现均匀混合；得到片状混合粉末。

3.根据权利要求1所述的一种提高碳纳米材料增强镍基高温合金综合性能的方法，其特征在于：步骤A中，按质量比，表面包覆有致密Ni层的碳纳米材料：Ni基高温合金粉末＝1∶99-3∶97；将表面包覆有致密Ni层的碳纳米材料与Ni基高温合金粉末置于球磨机中，控制球磨参数为：球料质量比为1∶1-5∶1，无水乙醇作为球磨介质，转速为100-200r/min，时间2-8h；在确保不改变粉末球形度的条件下，实现均匀混合；得到球形混合粉末。

4.根据权利要求1所述的一种提高碳纳米材料增强镍基高温合金综合性能的方法，其特征在于：表面包覆有致密Ni层的碳纳米材料中Ni的含量为60-90wt.％。

5.根据权利要求1所述的一种提高碳纳米材料增强镍基高温合金综合性能的方法，其特征在于：所述碳纳米材料选自碳纳米管、石墨烯、碳纤维中的至少一种。

6.根据权利要求1所述的一种提高碳纳米材料增强镍基高温合金综合性能的方法，其特征在于：所述碳纳米材料为多壁碳纳米管；所述多壁碳纳米管的纯度大于95％，直径10～30nm，长度10～30μm。

7.根据权利要求1所述的一种提高碳纳米材料增强镍基高温合金综合性能的方法，其特征在于：所述表面包覆有致密Ni层的碳纳米材料，其包覆方法为化学镀镍、气相沉积、磁控溅射中的一种。

8.根据权利要求1所述的一种提高碳纳米材料增强镍基高温合金综合性能的方法，其特征在于：当混合粉末中，表面包覆有致密Ni层的碳纳米材料的质量百分含量为1％时，采用SPS制备的镀镍碳纳米管增强镍基高温合金复合材料块体的致密度为99.3％，显微硬度和抗拉强度分别为594HV_0.2和1823MPa。

9.根据权利要求8所述的一种提高碳纳米材料增强镍基高温合金综合性能的方法，其特征在于：依据HB5258-83测试材料的高温氧化性能，SPS制备的镀镍碳纳米管增强镍基高温合金复合材料块体在空气中经800℃等温氧化125h后，氧化层致密，氧化层厚度为1.8-2.5μm，氧化增重为1.1-1.3mg/cm²。

10.根据权利要求1所述的一种提高碳纳米材料增强镍基高温合金综合性能的方法，其特征在于：3D打印制备的镀镍碳纳米管增强镍基高温合金复合材料块体的致密度为99.1％，显微硬度和抗拉强度分别为608HV_0.2和1792MPa。