具体技术细节
[0007] 本发明的目的是提供一种激光原位合成洋葱碳的制备方法，利用高能激光束在镍熔体中通过原位反应生成洋葱碳以提高复合材料的强度、韧性和耐磨性。
[0008] 为了实现上述目的，本发明采用的技术方案是：
[0009] 一种激光原位合成洋葱碳的制备方法，包括以下步骤：
[0010] (1)原料粉末的配制：原料粉末由金属Ni粉和碳化物SiC粉末组成；
[0011] (2)金属基板的预处理：选用纯铜基板，进行表面处理，用试样袋封装，避免表面氧化；
[0012] (3)激光原位合成洋葱碳的制备：将步骤(1)所得的原料粉末预置在步骤(2)所得的金属基板表面，并在氩气保护气氛中进行激光加工，在金属基板表面进行原位合成反应生成洋葱碳。
[0013] 本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤(1)原料粉末的制备方法为：按照Ni：SiC体积比2:1的比例将两种粉末进行球磨得到球墨粉末，然后将球墨粉末和Ni粉混合均匀，最后放入烘干箱中干燥，获得原料粉末。
[0014] 本发明技术方案的进一步改进在于：SiC粉末占原料粉末总体积的10‑30％，球墨粉末和剩余的Ni粉放入V型混料机中混合均匀。
[0015] 本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤(1)的金属Ni粉的平均粒度为52～67μm，纯度为99.9％；碳化物SiC粉的平均粒度为2μm，纯度为99.9％。
[0016] 本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤(1)的球磨转速为200rpm，球料比为1：4，其中小球：大球＝2：3，球磨时间为10h。
[0017] 本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤(1)中V型混粉机的转速为20rpm，混粉时间为2h；烘干箱的干燥条件为：干燥温度100℃，时间1h。
[0018] 本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤(2)中表面处理步骤为：首先使用角磨机、砂纸打磨纯铜基板表面，去除表面的污渍、氧化物等，再使用丙酮、无水乙醇超声波清洗基板表面，得到光滑洁净的金属基板。
[0019] 本发明技术方案的进一步改进在于：所述步骤(3)的激光加工工艺参数为：矩形光斑尺寸为2×10mm，预置粉末层厚度为0.5～1mm，激光扫描的光斑重叠率为50％。
[0020] 本发明技术方案的进一步改进在于：激光功率P为2.1～2.5kW，扫描速度V为2～4mm/s，制备得到无核心的、尺寸为400nm‑2μm左右的洋葱碳。
[0021] 本发明技术方案的进一步改进在于：激光功率P为2.6～3.0kW，扫描速度V为5～7mm/s，制备得到具有镍核心的、尺寸为500nm‑1μm左右的洋葱碳。
[0022] 由于采用了上述技术方案，本发明取得的技术效果有：
[0023] 本发明利用激光加工技术和原位合成反应，在金属基体内合成了纳米级和微米级洋葱碳。制备的洋葱碳在金属基体中均匀分散，结构完整，其直径从400纳米到2微米；激光加工技术提供了快速冷却的熔池环境，在马兰戈尼效应影响下，碳化硅在熔池中流动、分解、反应，为洋葱碳的形核生长、均匀分布提供了条件。
[0024] 本发明所采用的原位合成反应的原料粉末种类少，不会造成碳源的损耗；反应过程简单高效，不会造成能量的浪费；通过调整碳源含量，可以控制洋葱碳的生成量；通过调整激光工艺参数可以实现对熔体冷却速度和过冷度的调控，通过调整熔池冷却速度可以控制洋葱碳的尺寸；通过调整激光工艺参数可合成无核心的洋葱碳，也可合成具有镍核心的有核洋葱碳。原位合成的洋葱碳与金属基体结合紧密，不易脱落。
法律保护范围
涉及权利要求数量10：其中独权1项，从权-1项
1.一种激光原位合成洋葱碳的制备方法，其特征在于步骤如下：
（1）原料粉末的配制：原料粉末由金属Ni粉和碳化物SiC粉末组成；
（2）金属基板的预处理：选用纯铜基板，进行表面处理，用试样袋封装，避免表面氧化；
（3）激光原位合成洋葱碳的制备：将步骤（1）所得的原料粉末预置在步骤（2）所得的金属基板表面，并在氩气保护气氛中进行激光加工，在金属基板表面进行原位合成反应生成洋葱碳。
2.根据权利要求1所述的一种激光原位合成洋葱碳的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）原料粉末的制备方法为：按照Ni：SiC体积比2:1的比例将两种粉末进行球磨得到球墨粉末，然后将球墨粉末和Ni粉混合均匀，最后放入烘干箱中干燥，获得原料粉末。
3.根据权利要求2所述的一种激光原位合成洋葱碳的制备方法，其特征在于：SiC粉末占原料粉末总体积的10‑30%，球墨粉末和剩余的Ni粉放入V型混料机中混合均匀。
4.根据权利要求1‑3任一项所述的一种激光原位合成洋葱碳的制备方法，其特征在于：
所述步骤（1）的金属Ni粉的平均粒度为52～67μm，纯度为99.9%；碳化物SiC粉的平均粒度为
2μm，纯度为99.9%。
5.根据权利要求2所述的一种激光原位合成洋葱碳的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）的球磨转速为200rpm，球料比为1：4，其中小球：大球=2：3，球磨时间为10h。
6.根据权利要求3所述的一种激光原位合成洋葱碳的制备方法，其特征在于：所述步骤（1）中V型混粉机的转速为20rpm，混粉时间为2h；烘干箱的干燥条件为：干燥温度100℃，时间1h。
7.根据权利要求1所述的一种激光原位合成洋葱碳的制备方法，其特征在于：所述步骤（2）中表面处理步骤为：首先使用角磨机、砂纸打磨纯铜基板表面，去除表面的污渍、氧化物等，再使用丙酮、无水乙醇超声波清洗基板表面，得到光滑洁净的金属基板。
8.根据权利要求1所述的一种激光原位合成洋葱碳的制备方法，其特征在于：所述步骤（3）的激光加工工艺参数为：矩形光斑尺寸为2×10mm，预置粉末层厚度为0.5～1mm，激光扫描的光斑重叠率为50%。
9.根据权利要求8所述的一种激光原位合成洋葱碳的制备方法，其特征在于：激光功率P为2.1～2.5kW，扫描速度V为2～4mm/s，制备得到无核心的、尺寸为400nm‑2μm的洋葱碳。
10.根据权利要求8所述的一种激光原位合成洋葱碳的制备方法，其特征在于：激光功率P为2.6～3.0 kW，扫描速度V为5～7mm/s，制备得到具有镍核心的、尺寸为500nm‑1μm的洋葱碳。
