本发明专利技术公开了一种制备TaC/316L复合材料的方法，属于SLM增材制造复合材料的技术领域。本发明专利技术以微米级TaC陶瓷颗粒作为增强体、316L不锈钢作为基体，采用短时高能球磨的方式混合TaC与316L粉末，然后利用可移动的高能激光熔化特定位置的混合均匀的TaC/316L复合粉末，以获得高质量新型SLM成形的TaC/316L复合材料。本发明专利技术利用了SLM和短时高能球磨技术，随着TaC的加入晶粒被细化，不仅提高了316L的屈服强度、抗拉强度和硬度，而且使TaC/316L复合材料依然保持良好的延展性，可用来解决其他增强相颗粒增强316L基体强度的同时而塑性急剧下降等问题。等问题。等问题。
【技术实现步骤摘要】
一种制备TaC/316L复合材料的方法
[0001]本专利技术属于复合材料制备的
，涉及制备TaC/316L复合材料的方法，具体涉及一种利用SLM和短时高能球磨制备不同体积含量的TaC/316L复合材料。
技术介绍
[0002]增材制造是一种利用数字驱动，逐层打印的制造技术，可以直接成形高质量零部件。通过将每一层原材料熔化，逐层叠加打印成形，将制造方式从三维分解为二维的组合，摆脱了传统工业的限制，可生产出更复杂的零件。3D打印技术既可整体打印，也可同时打印多个零件；由于可以缩短人力物力时间成本，3D打印技术正在进军且逐渐渗透医疗、航空、芯片、生物等行业。
[0003]对于科技的需求并非停滞不前，随着各行各业对材料的要求逐渐提升，对性能的追求愈发苛刻。此时，采用激光为热源的选区激光熔化(Selective laser melting，SLM)应运而生。SLM原理非常简单，将金属粉末均匀铺在粉末床上，系统利用可移动的高能激光，熔化特定位置的粉末，并重复该过程，直至打印完成，所以它可以生产出高致密度，高性能和高精密度的零件。SLM可用于零件的批量或定制生产，应用范围非常广泛，可解决航空工业和医疗行业等困扰已久的镂空、点阵、减重等传统加工无法解决的问题。
[0004]316L不锈钢有着优秀的化学性能、力学性能，且成本低，常被用于医学假体、工业器材等行业，但是由于其屈服强度较低，它的应用范围被限制。为了改变此现状，研究人员对于316L复合材料的研究逐渐兴起，316L复合材料同时继承316L基体和增强相的优点，拥有比纯316L更好的力学性能。Zhai等人发现TiC的添加在提升316强度的同时，大大降低了延展性。ALMangour等人对于316L复合材料的研究关注点集中在强度、耐磨性、硬度等，并未对塑性做出解释。众所周知，塑性降低会引发脆性断裂，导致不可预估的危害，所以，316L塑性急剧下降的问题急需解决。
技术实现思路
[0005]针对现有技术存在的上述问题，本专利技术所要解决的技术问题在于提供一种制备TaC/316L复合材料的方法，以解决其他增强相的添加在提升316L强度的同时，塑性急剧下降的问题。
[0006]为了解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案如下：
[0007]一种制备TaC/316L复合材料的方法：以微米级TaC陶瓷颗粒作为增强体、316L不锈钢作为基体，采用短时高能球磨法将TaC/316L复合粉末混合均匀，然后将混合后得到的粉末均匀铺在粉末床上，利用可移动的高能激光熔化特定位置上混合均匀的TaC/316L复合粉末，并重复该过程，直至3D打印完成。
[0008]进一步地，所述的制备TaC/316L复合材料的方法，TaC/316L复合粉末分别为：0.5vol.％的TaC/316L复合粉末与1.5vol.％的TaC/316L复合粉末。
[0009]进一步地，所述的制备TaC/316L复合材料的方法，所述的微米级TaC陶瓷颗粒增强
体为采用短时高能球磨分散的粒径范围小于3μm的TaC粉末。
[0010]进一步地，所述的制备TaC/316L复合材料的方法，采用短时高能球磨法的球磨转速是250rpm，球磨时间是60min。
[0011]进一步地，所述的制备TaC/316L复合材料的方法，所述的短时高能球磨法中采用的球料比为2:1。
[0012]进一步地，所述的制备TaC/316L复合材料的方法，所述的短时高能球磨法中球磨珠是氧化锆球磨珠，使用的球磨罐是聚四氟乙烯球磨罐。
[0013]进一步地，所述的制备TaC/316L复合材料的方法，SLM的成形设备采用的是YLM
‑
150。
[0014]进一步地，所述的制备TaC/316L复合材料的方法，SLM的扫描策略采用Zigzag，每层旋转67
°
，激光功率为240W，扫描间距为85μm，扫描速度为1200mm/s，层厚30μm。
[0015]进一步地，所述的制备TaC/316L复合材料的方法，经过短时高能球磨后的TaC/316L复合粉末中，TaC陶瓷颗粒均匀的分布在316L粉末球表面。
[0016]相比于现有技术，本专利技术的有益效果为：
[0017](1)本专利技术通过SLM和短时高能球磨成形技术制备316L基复合材料材料后，所有试样的致密度均超过99.0％；
[0018](2)添加微米级TaC后，外延亚晶粒的数量显著减少，而等轴亚晶粒的数量却显著提高，TaC颗粒与316L基体相互作用产生的大量小角度晶界与其他不可动位错阻碍了基体形变位错，提高了屈服强度、抗拉强度与显微硬度；
[0019](3)1.5vol.％TaC显著增强了SLM
‑
316L基体，所得的复合材料不仅强度得到提升并且延展性任然保持在较高水平。
附图说明
[0020]图1(a)：316L粉末的SEM图像；图1(b)：TaC粉末的SEM图像；图1(c)：0.5vol.％TaC/316L复合粉末的SEM图像；图1(d)：1.5vol.％TaC/316L复合粉末的SEM图像；
[0021]图2(a)：SLM
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316L的光学金相图；图2(b)：SLM
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0.5％TaC/316L的光学金相图；图2(c)：SLM
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1.5％TaC/316L的光学金相图；
[0022]图3：低倍率下试样纵截面熔池SEM图像；图(a)是SLM
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316L腐蚀后纵截面的SEM图；图(b)是SLM
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0.5％TaC/316L腐蚀后纵截面的SEM图；图(c)是SLM
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1.5％TaC/316L腐蚀后纵截面的SEM图；
[0023]图4(a)：SLM
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316L的EBSD极图；图4(b)：SLM
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0.5％TaC/316L的EBSD极图；图4(c)：SLM
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1.5％TaC/316L的EBSD极图；
[0024]图5(a)：SLM
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316L的EBSD晶粒取向分布图；图5(b)：SLM
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0.5％TaC/316L的EBSD晶粒取向分布图；图5(c)：SLM
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1.5％TaC/316L的EBSD晶粒取向分布图；
[0025]图6(a)：SLM
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316L的KAM图；图6(b)：SLM
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0.5％TaC/316L的KAM图；图6(c)：SLM
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1.5％TaC/316L的KAM图；
[0026]图7：力学性能；图7(a)：应力
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应变曲线图；图7(b)：显微硬度图。
具体实施方式
[0027]为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面结合具体实施例对本专利技术进一步进行描述。以下实施例中如无特殊说明，所用的技术手段均为本领域技术人本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种制备TaC/316L复合材料的方法，其特征在于：以微米级TaC陶瓷颗粒作为增强体、316L不锈钢作为基体，采用短时高能球磨法将TaC/316L复合粉末混合均匀，混合后的粉末均匀铺在粉末床上，利用可移动的高能激光熔化混合均匀的TaC/316L复合粉末，并重复该过程，直至3D打印完成。2.根据权利要求1所述的制备TaC/316L复合材料的方法，其特征在于，TaC/316L复合粉末中TaC的含量为0～1.5vol.％。3.根据权利要求1所述的制备TaC/316L复合材料的方法，其特征在于，所述的微米级TaC陶瓷颗粒增强体为采用短时高能球磨分散的粒径范围小于3μm的TaC粉末。4.根据权利要求1所述的制备TaC/316L复合材料的方法，其特征在于，采用短时高能球磨法的球磨转速是250rpm，球磨时间是60min。5.根据权利要求1所述的制备TaC/316L复...
【专利技术属性】
技术研发人员：区炳显，孟祥伟，孙梓凯，陆瑶，程小豹，刘文俊，杨永强，刘峥，熊立斌，
申请(专利权)人：江苏省特种设备安全监督检验研究院，
类型：发明
国别省市：
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