基于同步辐射技术的铜及化学改性石墨烯复合材料的工艺流程图绘制

《CARBON》：Synchrotron-informed process mapping of Copper and Copper with Chemically Modified Graphene

　　

希希拉·巴加瓦特|洪英伦|周宝顺|王宇涵|金宽|安娜·C.M.盖特利|萨米·霍西内|李伟|马克·艾萨克斯|米哈尔·克洛索夫斯基|亚历山大·拉克|莎拉·费恩|黄春|佩德拉姆·阿塞夫|穆罕默德·巴亚特|爱德华多·赛斯|尤莉娅·S.蒂里琴科|彼得·D.李|梁楚伦·亚历克斯

摘要

激光粉末床熔融技术可用于制造先进的推进系统、能源及运输领域所需的复杂部件。然而，对于纯铜这类高反射率材料，近红外激光与材料的相互作用较差，会导致零件质量下降。我们研发了一种化学改性石墨烯添加剂，并将其与铜混合，形成专为激光粉末床熔融工艺设计的Cu-CMG复合材料。通过原位同步辐射X射线成像、高精度工艺建模以及光学、电子和X射线显微镜技术，我们研究了在50种不同的激光功率和扫描速度组合下，铜及Cu-CMG复合材料的打印性能、表面粗糙度及缺陷形成规律。该添加剂提升了铜的吸光性，使其最适合的激光粉末床熔融加工范围扩大了3.5倍，同时还将能获得良好表面质量的加工参数范围扩大了2倍。我们的研究为低近红外吸收材料的增材制造提供了新途径，有助于开发包括电气设备及换热器在内的新应用产品。