一种高性能复合材料磨头及其制备方法

摘要

本发明涉及砂轮磨头技术领域，具体为一种高性能复合材料磨头及其制备方法。本发明通过将以WC、Co、VC和Cr3C2组成的复合粉体包覆于金刚石颗粒表面，形成流动性好的金刚石包覆体，从而可通过添加金刚石包覆体于超级铝粉包覆体中来提升陶瓷粉料的硬度，而不会因金刚石颗粒的流动性差而导致陶瓷粉料不适用于3D打印。由本发明所述超级铝粉包覆体和金刚石包覆体组成的陶瓷粉料，可形成高性能的复合材料，经3D打印可制备硬度、耐磨性和韧性等性能均优异的砂轮磨头。本发明所述陶瓷粉料适用于3D打印制备多孔砂轮磨头，孔结构可以提高多孔砂轮磨头寿命且降低砂轮的重量。

权利要求

1.一种高性能复合材料磨头，其特征在于，由超级铝粉包覆体与金刚石包覆体组成的陶瓷粉料经3D打印制成；所述陶瓷粉料中金刚石包覆体的质量百分比为18‑25％；

所述超级铝粉包覆体由核体及包覆在核体外的镍构成，所述核体为超级铝粉，所述超级铝粉由以下质量百分比的各组分组成：0.5‑2％的Zn，0.5‑2％的Cu，0.5‑1％的Mn，0.5‑

2％的Zr，0.5‑2％的B，2‑2.5％的TiC，余量为纳米铝粉，所述纳米铝粉为Al7075铝粉或Al6061铝粉；

所述金刚石包覆体由金刚石颗粒及包覆在金刚石颗粒外的复合粉体构成，所述复合粉体由以下质量百分比的各组分组成：15‑30％的Co，0.5‑1％的VC，0.5‑1％的Cr3C2，余量为WC。

2.根据权利要求1所述的高性能复合材料磨头，其特征在于，所述超级铝粉包覆体中超级铝粉的质量百分比为60‑90％。

3.根据权利要求1所述的高性能复合材料磨头，其特征在于，所述金刚石包覆体中金刚石颗粒的质量百分比为50‑70％。

4.根据权利要求3所述的高性能复合材料磨头，其特征在于，所述金刚石颗粒的粒径为

30‑35μm。

5.根据权利要求1‑4任一项所述的高性能复合材料磨头，其特征在于，所述陶瓷粉料中包覆金刚石的质量百分比为20％。

6.一种如权利要求1所述的高性能复合材料磨头的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1超级铝粉包覆体的制备：通过湿法球磨法将组成超级铝粉的各组分混合均匀制得超级铝粉；然后将超级铝粉分散于乙二醇二甲醚中形成分散液，将乙酰丙酮镍溶解于乙二醇二甲醚中形成溶液；接着将所述分散液与溶液混合均匀，混合物自然挥发干燥后制得超级铝粉包覆体；

S2金刚石包覆体的制备：通过湿法球磨法将组成金刚石包覆体的各组分混合均匀，然后进行烧结处理，制得金刚石包覆体；

S3陶瓷粉料的制备：将金刚石包覆体和超级铝粉包覆体混合均匀，制得陶瓷粉料；

S4将陶瓷粉料进行激光选区熔化3D直接打印，形成磨头；

S5热处理：将磨头置于500‑700℃下热等静压烧结1h，制得高性能复合材料磨头。

7.根据权利要求6所述的高性能复合材料磨头的制备方法，其特征在于，步骤S2中，将金刚石颗粒、Co、VC、Cr3C2与石蜡混合，得到混合物；所述混合物依次进行球磨、干燥、过筛、制粒、脱蜡和烧结，制得金刚石包覆体。

8.根据权利要求7所述的高性能复合材料磨头的制备方法，其特征在于，步骤S2中，所述混合物在球磨速度为200r/min下湿磨48h，然后在60℃下进行干燥处理，混合物过筛和制粒后，在氢气中400℃下进行2h的脱蜡，然后再在1200℃真空条件下烧结2h，得到金刚石包覆体。

9.根据权利要求7所述的高性能复合材料磨头的制备方法，其特征在于，步骤S4中，3D打印过程中激光器的基础功率为530W，扫描间距为0.06mm，扫描速度为900mm/s；光斑直径

7 2

为95μm，能量密度能为10W/cm；N2气氛中完成打印，N2的气压为0.2MPa。

说明书

一种高性能复合材料磨头及其制备方法

技术领域

[0001] 本发明涉及砂轮磨头技术领域，尤其涉及一种高性能复合材料磨头及其制备方法。

背景技术

[0002] 硬质合金切削刀具正在向高精度、高效率、高耐用、高稳定性以及特定刀具特定用途的方向发展。高速高效加工，对刀具来说是一个承受复杂载荷和热应力的过程，因此，既
要求刀具要有较高的硬度和耐磨性，又要有较高的韧性，从而减少裂纹的产生。对于传统的
均匀结构硬质合金而言，耐磨性和韧性是两个相互矛盾的性能，当提高其耐磨性时，往往要
牺牲其韧性，反之亦然。虽然梯度硬质合金能够同时兼顾耐磨性和韧性，但随着一些难加工
材料(如碳纤维、钛合金等)的广泛应用，单纯使用梯度硬质合金作为刀具仍然难以满足越
来越复杂的加工条件。

[0003] 另一方面，随着数控技术的发展，我国数控机床的发展水平突飞猛进，对磨头也提出了越来越高的要求。目前市场上有多种磨头，但仍普遍面临着使用寿命有待进一步提高，
实心砂轮磨头容易出现磨屑粘结，导致粘结磨损严重，在被加工材料表面形成明显的划痕
的问题，而多孔砂轮磨头通过其上的通孔可容纳或导出磨削过程中形成的磨屑，减少外壁
磨削粘结现象，从而改善粘结磨损问题，但是多孔砂轮磨头因其结构受通孔的影响，磨削过
程中容易崩缺，磨头寿命会明显缩短。因此，研制一种具有更优异的硬度、耐磨性和韧性的
砂轮磨头，延长使用寿命，提高磨削效果，以满足现今对砂轮磨头越来越高的要求，是现今
追求和值得关注的问题。

发明内容

[0004] 本发明针对现今的砂轮磨头在硬度、耐磨性和韧性方面有待进一步同时提高的问题，提供一种应用超级铝粉和包覆金刚石制成的高性能复合材料磨头，以及该高性能复合
材料磨头的制备方法。

[0005] 为实现上述目的，本发明采用以下技术方案。

[0006] 一种高性能复合材料磨头，由超级铝粉包覆体与金刚石包覆体组成的陶瓷粉料经3D打印制成；所述陶瓷粉料中金刚石包覆体的质量百分比为18‑25％；

[0007] 所述超级铝粉包覆体由核体及包覆在核体外的镍构成，所述核体为超级铝粉，所述超级铝粉由以下质量百分比的各组分组成：0.5‑2％的Zn，0.5‑2％的Cu，0.5‑1％的Mn，
0.5‑2％的Zr，0.5‑2％的B，2‑2.5％的TiC，余量为纳米铝粉；

[0008] 所述金刚石包覆体由金刚石颗粒及包覆在金刚石颗粒外的复合粉体构成，所述复合粉体由以下质量百分比的各组分组成：15‑30％的Co，0.5‑1％的VC，0.5‑1％的Cr3C2，余量
为WC。

[0009] 优选的，超级铝粉包覆体中所述超级铝粉的质量百分比为60‑90％。

[0010] 更优选的，超级铝粉中所述纳米铝粉为Al7075铝粉或Al6061铝粉。

[0011] 优选的，金刚石包覆体中所述金刚石颗粒的质量百分比为50‑70％。

[0012] 更优选的，金刚石包覆体中所述金刚石颗粒的粒径为30‑35um。

[0013] 以上所述的高性能复合材料磨头，所述陶瓷粉料中包覆金刚石的质量百分比为20％。

[0014] 以上所述的高性能复合材料磨头的制备方法，包括以下步骤：

[0015] S1超级铝粉包覆体的制备：通过湿法球磨法将组成超级铝粉的各组分混合均匀制得超级铝粉；然后将超级铝粉分散于乙二醇二甲醚中形成分散液，将乙酰丙酮镍溶解于乙
二醇二甲醚中形成溶液；接着将所述分散液与溶液混合均匀，混合物自然挥发干燥后制得
超级铝粉包覆体。

[0016] S2金刚石包覆体的制备：通过湿法球磨法将组成金刚石包覆体的各组分混合均匀，然后进行烧结处理，制得金刚石包覆体。

[0017] 优选的，步骤S2中，将金刚石颗粒、Co、VC、Cr3C2与石蜡混合，得到混合物；所述混合物依次进行球磨、干燥、过筛、制粒、脱蜡和烧结，制得金刚石包覆体。

[0018] 更优选的，步骤S2中，所述混合物在球磨速度为200r/min下湿磨48h，然后在60℃下进行干燥处理，混合物过筛和制粒后，在氢气中400℃下进行2h的脱蜡，然后再在1200℃
真空条件下烧结2h，得到金刚石包覆体。

[0019] S3陶瓷粉料的制备：将金刚石包覆体和超级铝粉包覆体混合均匀，制得陶瓷粉料。

[0020] S4将陶瓷粉料进行激光选区熔化3D直接打印，形成磨头。

[0021] 优选的，步骤S4中，3D打印过程中激光器的基础功率为530W，扫描间距为0.06mm，7 2
扫描速度为900mm/s；光斑直径为95μm，能量密度能为10 W/cm ；N2气氛中完成打印，N2的气
压为0.2MPa。

[0022] S5热处理：将磨头至于500‑700℃下热等静压烧结1h，制得高性能复合材料磨头。

[0023] 与现有技术相比，本发明的有益效果是：

[0024] 本发明通过将以WC、Co、VC和Cr3C2组成的复合粉体包覆于金刚石颗粒表面，形成流动性好的金刚石包覆体，从而可通过添加金刚石包覆体于超级铝粉包覆体中来提升陶瓷粉
料的硬度，而不会因金刚石颗粒的流动性差而导致陶瓷粉料不适用于3D打印。由本发明所
述超级铝粉包覆体和金刚石包覆体组成的陶瓷粉料，可形成高性能的复合材料，经3D打印
可制备硬度、耐磨性和韧性等性能均优异的砂轮磨头。本发明所述陶瓷粉料适用于3D打印
制备多孔砂轮磨头，孔结构对多孔砂轮磨头寿命的影响不明显，多孔砂轮磨头的寿命与实
心砂轮磨头的寿命相当，无明显差异。

附图说明

[0025] 图1为实施例17中材料以多孔形态构成砂轮磨头时材料的多孔形态图。

具体实施方式

[0026] 为了更充分的理解本发明的技术内容，下面结合具体实施例对本发明的技术方案作进一步介绍和说明。

[0027] 对于本领域的技术人员来说，通过阅读本说明书公开的内容，本发明的特征、有益效果和优点将变得显而易见。实施例所用到的原料均为市售商品，纳米铝粉使用Al7075铝
粉，金刚石颗粒的粒径为30‑35μm，

[0028] 实施例1

[0029] 本实施例提供一种高性能复合材料磨头的制备方法，包括以下步骤：

[0030] (1)超级铝粉包覆体的制备

[0031] 按比例分别称取纳米铝粉、Zn粉、Cu粉、Mn粉、Zr粉、B粉、TiC粉，各组分混合后在球磨速度为200r/min下湿磨48h，制得超级铝粉。各组分的质量百分比为：1.5％的Zn，1.5％的
Cu，1％的Mn，1.5％的Zr，1.5％的B，2.0％的TiC，余量为纳米铝粉。

[0032] 将超级铝粉分散于乙二醇二甲醚中形成分散液，将乙酰丙酮镍溶解于乙二醇二甲醚中形成溶液。

[0033] 按超级铝粉占乙酰丙酮镍与超级铝粉质量之和的75％，将上述的溶液与分散液混合，使乙酰丙酮镍在乙二醇二甲醚液体中自发吸附于超级铝粉上，完成吸附后通过自然挥
发干燥，制得核‑壳结构的镍包覆的超级铝粉包覆体。

[0034] 超级铝粉包覆体具有良好的热释特征和热稳定性，且保持了铝粉的活性，镍与超级铝粉发生了有效的吸附。

[0035] (2)金刚石包覆体的制备

[0036] 按比例分别称取金刚石颗粒和组成复合粉体的各组分，复合粉体中Co、VC、Cr3C2和WC的质量百分比为：25％的Co，1％的VC，1％的Cr3C2，余量为WC；金刚石颗粒占金刚石颗粒与
复合粉体质量之和的60％。

[0037] 将金刚石颗粒、Co、VC、Cr3C2、WC与石蜡混合，得到混合物。

[0038] 混合物在球磨速度为200r/min下湿磨48h，然后在60℃下进行干燥处理，混合物过筛和制粒后，在氢气中400℃下进行2h的脱蜡，然后再在1200℃真空条件下烧结2h，得到金
刚石包覆体。

[0039] (3)陶瓷粉料的制备

[0040] 将金刚石包覆体和超级铝粉包覆体混合均匀，制得陶瓷粉料。陶瓷粉料中包覆金刚石的质量百分比为20％。

[0041] (4)激光选区熔化(SLM)3D直接打印法3D打印

[0042] 按预设的实心砂轮磨头模型将陶瓷粉料进行激光选区熔化3D直接打印，得到实心砂轮磨头。3D打印过程中激光器的基础功率为530W，扫描间距为0.06mm，扫描速度为900mm/
7 2
s；光斑直径为95μm，能量密度能为10W/cm；N2气氛中完成打印，N2的气压为0.2MPa。

[0043] (5)热处理

[0044] 将磨头至于600℃下热等静压烧结1h，制得高性能复合材料磨头。

[0045] 热处理作为后处理，温度可设定在500‑700℃的范围内，用于消除烧结体中的剩余气孔，愈合烧结体中的缺陷等。通过该热处理步骤能减少烧结体中剩余气孔的数量和大小，
不会改变晶粒的大小和第二相的含量，也不会改变晶粒及第二相的分布。

[0046] 实施例2

[0047] 本实施例提供一种高性能复合材料磨头的制备方法，包括步骤(1)超级铝粉包覆体的制备、(2)金刚石包覆体的制备、(3)陶瓷粉料的制备、(4)激光选区熔化(SLM)3D直接打
印法3D打印、(5)热处理。

[0048] 本实施例的步骤(2)至(5)与实施例1的步骤(2)至(5)一致，与实施例相比，不同之处在步骤(1)，本实施例步骤(1)如下：按比例分别称取纳米铝粉、Zn粉、Cu粉、Mn粉、Zr粉、B
粉、TiC粉，各组分混合后在球磨速度为200r/min下湿磨48h，制得超级铝粉。各组分的质量
百分比为：2％的Zn，2％的Cu，1％的Mn，2％的Zr，2％的B，2.5％的TiC，余量为纳米铝粉。

[0049] 将超级铝粉分散于乙二醇二甲醚中形成分散液，将乙酰丙酮镍溶解于乙二醇二甲醚中形成溶液。按超级铝粉占乙酰丙酮镍与超级铝粉质量之和的50％，将上述的溶液与分
散液混合，使乙酰丙酮镍在乙二醇二甲醚液体中自发吸附于超级铝粉上，完成吸附后通过
自然挥发干燥，制得核‑壳结构的镍包覆的超级铝粉包覆体。

[0050] 实施例3

[0051] 本实施例提供一种高性能复合材料磨头的制备方法，包括步骤(1)超级铝粉包覆体的制备、(2)金刚石包覆体的制备、(3)陶瓷粉料的制备、(4)激光选区熔化(SLM)3D直接打
印法3D打印、(5)热处理。

[0052] 本实施例的步骤(2)至(5)与实施例1的步骤(2)至(5)一致，与实施例相比，不同之处在步骤(1)，本实施例步骤(1)如下：按比例分别称取纳米铝粉、Zn粉、Cu粉、Mn粉、Zr粉、B
粉、TiC粉，各组分混合后在球磨速度为200r/min下湿磨48h，制得超级铝粉。各组分的质量
百分比为：0.5％的Zn，0.5％的Cu，1％的Mn，0.5％的Zr，0.5％的B，2.5％的TiC，余量为纳米
铝粉。

[0053] 将超级铝粉分散于乙二醇二甲醚中形成分散液，将乙酰丙酮镍溶解于乙二醇二甲醚中形成溶液。按超级铝粉占乙酰丙酮镍与超级铝粉质量之和的80％，将上述的溶液与分
散液混合，使乙酰丙酮镍在乙二醇二甲醚液体中自发吸附于超级铝粉上，完成吸附后通过
自然挥发干燥，制得核‑壳结构的镍包覆的超级铝粉包覆体。

[0054] 实施例4

[0055] 本实施例提供一种高性能复合材料磨头的制备方法，包括步骤(1)超级铝粉包覆体的制备、(2)金刚石包覆体的制备、(3)陶瓷粉料的制备、(4)激光选区熔化(SLM)3D直接打
印法3D打印、(5)热处理。

[0056] 本实施例的步骤(2)至(5)与实施例1的步骤(2)至(5)一致，与实施例相比，不同之处在步骤(1)，本实施例步骤(1)如下：按比例分别称取纳米铝粉、Zn粉、Cu粉、Mn粉、Zr粉、B
粉、TiC粉，各组分混合后在球磨速度为200r/min下湿磨48h，制得超级铝粉。各组分的质量
百分比为：0.5％的Zn，1％的Cu，0.5％的Mn，2％的Zr，0.5％的B，2.5％的TiC，余量为纳米铝
粉。

[0057] 将超级铝粉分散于乙二醇二甲醚中形成分散液，将乙酰丙酮镍溶解于乙二醇二甲醚中形成溶液。按超级铝粉占乙酰丙酮镍与超级铝粉质量之和的75％，将上述的溶液与分
散液混合，使乙酰丙酮镍在乙二醇二甲醚液体中自发吸附于超级铝粉上，完成吸附后通过
自然挥发干燥，制得核‑壳结构的镍包覆的超级铝粉包覆体。

[0058] 实施例5

[0059] 本实施例提供一种高性能复合材料磨头的制备方法，包括步骤(1)超级铝粉包覆体的制备、(2)金刚石包覆体的制备、(3)陶瓷粉料的制备、(4)激光选区熔化(SLM)3D直接打
印法3D打印、(5)热处理。

[0060] 本实施例的步骤(2)至(5)与实施例1的步骤(2)至(5)一致，与实施例相比，不同之处在步骤(1)，本实施例步骤(1)如下：按比例分别称取纳米铝粉、Zn粉、Cu粉、Mn粉、Zr粉、B
粉、TiC粉，各组分混合后在球磨速度为200r/min下湿磨48h，制得超级铝粉。各组分的质量
百分比为：2％的Zn，2％的Cu，2％的Mn，2％的Zr，2％的B，2％的TiC，余量为纳米铝粉。

[0061] 将超级铝粉分散于乙二醇二甲醚中形成分散液，将乙酰丙酮镍溶解于乙二醇二甲醚中形成溶液。按超级铝粉占乙酰丙酮镍与超级铝粉质量之和的75％，将上述的溶液与分
散液混合，使乙酰丙酮镍在乙二醇二甲醚液体中自发吸附于超级铝粉上，完成吸附后通过
自然挥发干燥，制得核‑壳结构的镍包覆的超级铝粉包覆体。

[0062] 实施例6

[0063] 本实施例提供一种高性能复合材料磨头的制备方法，包括步骤(1)超级铝粉包覆体的制备、(2)金刚石包覆体的制备、(3)陶瓷粉料的制备、(4)激光选区熔化(SLM)3D直接打
印法3D打印、(5)热处理。

[0064] 本实施例的步骤(2)至(5)与实施例1的步骤(2)至(5)一致，与实施例相比，不同之处在步骤(1)，本实施例步骤(1)如下：按比例分别称取纳米铝粉、Zn粉、Cu粉、Mn粉、Zr粉、B
粉、TiC粉，各组分混合后在球磨速度为200r/min下湿磨48h，制得超级铝粉。各组分的质量
百分比为：2％的Zn，2％的Cu，1.5％的Mn，2％的Zr，2％的B，2％的TiC，余量为纳米铝粉。

[0065] 将超级铝粉分散于乙二醇二甲醚中形成分散液，将乙酰丙酮镍溶解于乙二醇二甲醚中形成溶液。按超级铝粉占乙酰丙酮镍与超级铝粉质量之和的75％，将上述的溶液与分
散液混合，使乙酰丙酮镍在乙二醇二甲醚液体中自发吸附于超级铝粉上，完成吸附后通过
自然挥发干燥，制得核‑壳结构的镍包覆的超级铝粉包覆体。

[0066] 实施例7

[0067] 本实施例提供一种高性能复合材料磨头的制备方法，包括步骤(1)超级铝粉包覆体的制备、(2)金刚石包覆体的制备、(3)陶瓷粉料的制备、(4)激光选区熔化(SLM)3D直接打
印法3D打印、(5)热处理。

[0068] 本实施例的步骤(2)至(5)与实施例1的步骤(2)至(5)一致，与实施例相比，不同之处在步骤(1)，本实施例步骤(1)如下：按比例分别称取纳米铝粉、Zn粉、Cu粉、Mn粉、Zr粉、B
粉、TiC粉，各组分混合后在球磨速度为200r/min下湿磨48h，制得超级铝粉。各组分的质量
百分比为：1.5％的Zn，1.5％的Cu，1.5％的Zr，1.5％的B，2.0％的TiC，余量为纳米铝粉。

[0069] 将超级铝粉分散于乙二醇二甲醚中形成分散液，将乙酰丙酮镍溶解于乙二醇二甲醚中形成溶液。按超级铝粉占乙酰丙酮镍与超级铝粉质量之和的75％，将上述的溶液与分
散液混合，使乙酰丙酮镍在乙二醇二甲醚液体中自发吸附于超级铝粉上，完成吸附后通过
自然挥发干燥，制得核‑壳结构的镍包覆的超级铝粉包覆体。

[0070] 实施例8

[0071] 本实施例提供一种高性能复合材料磨头的制备方法，包括步骤(1)超级铝粉包覆体的制备、(2)金刚石包覆体的制备、(3)陶瓷粉料的制备、(4)激光选区熔化(SLM)3D直接打
印法3D打印、(5)热处理。

[0072] 本实施例的步骤(2)至(5)与实施例1的步骤(2)至(5)一致，与实施例相比，不同之处在步骤(1)，本实施例步骤(1)如下：按比例分别称取纳米铝粉、Zn粉、Cu粉、Mn粉、Zr粉、B
粉、TiC粉，各组分混合后在球磨速度为200r/min下湿磨48h，制得超级铝粉。各组分的质量
百分比为：1.5％的Zr，1.5％的B，2.0％的TiC，余量为纳米铝粉。

[0073] 将超级铝粉分散于乙二醇二甲醚中形成分散液，将乙酰丙酮镍溶解于乙二醇二甲醚中形成溶液。按超级铝粉占乙酰丙酮镍与超级铝粉质量之和的75％，将上述的溶液与分
散液混合，使乙酰丙酮镍在乙二醇二甲醚液体中自发吸附于超级铝粉上，完成吸附后通过
自然挥发干燥，制得核‑壳结构的镍包覆的超级铝粉包覆体。

[0074] 实施例9

[0075] 本实施例提供一种高性能复合材料磨头的制备方法，包括步骤(1)超级铝粉包覆体的制备、(2)金刚石包覆体的制备、(3)陶瓷粉料的制备、(4)激光选区熔化(SLM)3D直接打
印法3D打印、(5)热处理。

[0076] 本实施例的步骤(2)至(5)与实施例1的步骤(2)至(5)一致，与实施例相比，不同之处在步骤(1)，本实施例步骤(1)如下：按比例分别称取纳米铝粉、Zn粉、Cu粉、Mn粉、Zr粉、B
粉、TiC粉，各组分混合后在球磨速度为200r/min下湿磨48h，制得超级铝粉。各组分的质量
百分比为：1.5％的Zn，1.5％的Cu，1％的Mn，1.5％的Zr，1.5％的B，2.0％的TiC，余量为纳米
铝粉。

[0077] 将超级铝粉分散于乙二醇二甲醚中形成分散液，将镍粉与乙醇混合形成混合液。按超级铝粉占镍粉与超级铝粉质量之和的80％，将上述的混合液与分散液混合，使镍粉在
液体中自发吸附于超级铝粉上，完成吸附后通过自然挥发干燥，制得核‑壳结构的镍包覆的
超级铝粉包覆体。

[0078] 实施例10

[0079] 本实施例提供一种高性能复合材料磨头的制备方法，包括步骤(1)超级铝粉包覆体的制备、(2)金刚石包覆体的制备、(3)陶瓷粉料的制备、(4)激光选区熔化(SLM)3D直接打
印法3D打印、(5)热处理。

[0080] 本实施例的步骤(2)、(4)、(5)与实施例1的步骤(2)、(4)、(5)一致，与实施例相比，不同之处在步骤(1)和(3)。

[0081] 本实施例步骤(1)如下：按比例分别称取纳米铝粉、Zn粉、Cu粉、Mn粉、Zr粉、B粉、TiC粉，各组分混合后在球磨速度为200r/min下湿磨48h，制得超级铝粉。各组分的质量百分
比为：1.5％的Zn，1.5％的Cu，1％的Mn，1.5％的Zr，1.5％的B，2.0％的TiC，余量为纳米铝
粉。

[0082] 本实施例步骤(3)如下：将金刚石包覆体和超级铝粉混合均匀，制得陶瓷粉料。陶瓷粉料中包覆金刚石的质量百分比为20％。

[0083] 实施例11

[0084] 本实施例提供一种高性能复合材料磨头的制备方法，包括步骤(1)超级铝粉包覆体的制备、(2)金刚石包覆体的制备、(3)陶瓷粉料的制备、(4)激光选区熔化(SLM)3D直接打
印法3D打印、(5)热处理。

[0085] 本实施例的步骤(1)、(3)、(4)、(5)与实施例1的步骤(1)、(3)、(4)、(5)一致，与实施例相比，不同之处在步骤(2)，本实施例步骤(2)如下：按比例分别称取金刚石颗粒和组成
复合粉体的各组分，复合粉体中Co、VC、Cr3C2和WC的质量百分比为：30％的Co，0.8％的VC，
0.8％的Cr3C2，余量为WC；金刚石颗粒占金刚石颗粒与复合粉体质量之和的50％。

[0086] 将金刚石颗粒及复合粉体的各组分与石蜡混合，得到混合物。混合物在球磨速度为200r/min下湿磨48h，然后在60℃下进行干燥处理，混合物过筛和制粒后，在氢气中400℃
下进行2h的脱蜡，然后再在1200℃真空条件下烧结2h，得到金刚石包覆体。

[0087] 实施例12

[0088] 本实施例提供一种高性能复合材料磨头的制备方法，包括步骤(1)超级铝粉包覆体的制备、(2)金刚石包覆体的制备、(3)陶瓷粉料的制备、(4)激光选区熔化(SLM)3D直接打
印法3D打印、(5)热处理。

[0089] 本实施例的步骤(1)、(3)、(4)、(5)与实施例1的步骤(1)、(3)、(4)、(5)一致，与实施例相比，不同之处在步骤(2)，本实施例步骤(2)如下：按比例分别称取金刚石颗粒和组成
复合粉体的各组分，复合粉体中Co、VC、Cr3C2和WC的质量百分比为：15％的Co，0.8％的VC，
0.8％的Cr3C2，余量为WC；金刚石颗粒占金刚石颗粒与复合粉体质量之和的70％。

[0090] 将金刚石颗粒及复合粉体的各组分与石蜡混合，得到混合物。混合物在球磨速度为200r/min下湿磨48h，然后在60℃下进行干燥处理，混合物过筛和制粒后，在氢气中400℃
下进行2h的脱蜡，然后再在1200℃真空条件下烧结2h，得到金刚石包覆体。

[0091] 实施例13

[0092] 本实施例提供一种高性能复合材料磨头的制备方法，包括步骤(1)超级铝粉包覆体的制备、(2)金刚石包覆体的制备、(3)陶瓷粉料的制备、(4)激光选区熔化(SLM)3D直接打
印法3D打印、(5)热处理。

[0093] 本实施例的步骤(1)、(3)、(4)、(5)与实施例1的步骤(1)、(3)、(4)、(5)一致，与实施例相比，不同之处在步骤(2)，本实施例步骤(2)如下：按比例分别称取金刚石颗粒和组成
复合粉体的各组分，复合粉体中Co、VC、Cr3C2和WC的质量百分比为：25％的Co，0.5％的VC，
0.5％的Cr3C2，余量为WC；金刚石颗粒占金刚石颗粒与复合粉体质量之和的60％。

[0094] 将金刚石颗粒及复合粉体的各组分与石蜡混合，得到混合物。混合物在球磨速度为200r/min下湿磨48h，然后在60℃下进行干燥处理，混合物过筛和制粒后，在氢气中400℃
下进行2h的脱蜡，然后再在1200℃真空条件下烧结2h，得到金刚石包覆体。

[0095] 实施例14

[0096] 本实施例提供一种高性能复合材料磨头的制备方法，包括步骤(1)超级铝粉包覆体的制备、(2)金刚石包覆体的制备、(3)陶瓷粉料的制备、(4)激光选区熔化(SLM)3D直接打
印法3D打印、(5)热处理。

[0097] 本实施例的步骤(1)、(3)、(4)、(5)与实施例1的步骤(1)、(3)、(4)、(5)一致，与实施例相比，不同之处在步骤(2)，本实施例步骤(2)如下：按比例分别称取金刚石颗粒和组成
复合粉体的各组分，复合粉体中Co、VC、Cr3C2和WC的质量百分比为：25％的Co，1.5％的VC，
1.5％的Cr3C2，余量为WC；金刚石颗粒占金刚石颗粒与复合粉体质量之和的60％。

[0098] 将金刚石颗粒及复合粉体的各组分与石蜡混合，得到混合物。混合物在球磨速度为200r/min下湿磨48h，然后在60℃下进行干燥处理，混合物过筛和制粒后，在氢气中400℃
下进行2h的脱蜡，然后再在1200℃真空条件下烧结2h，得到金刚石包覆体。

[0099] 实施例15

[0100] 本实施例提供一种高性能复合材料磨头的制备方法，包括步骤(1)超级铝粉包覆体的制备、(2)金刚石包覆体的制备、(3)陶瓷粉料的制备、(4)激光选区熔化(SLM)3D直接打
印法3D打印、(5)热处理。

[0101] 本实施例的步骤(1)、(3)、(4)、(5)与实施例1的步骤(1)、(3)、(4)、(5)一致，与实施例相比，不同之处在步骤(2)，本实施例步骤(2)如下：按比例分别称取金刚石颗粒和组成
复合粉体的各组分，复合粉体中Co、VC、Cr3C2和WC的质量百分比为27％的Co，73％的WC；金刚
石颗粒占金刚石颗粒与复合粉体质量之和的60％。

[0102] 将金刚石颗粒及复合粉体的各组分与石蜡混合，得到混合物。混合物在球磨速度为200r/min下湿磨48h，然后在60℃下进行干燥处理，混合物过筛和制粒后，在氢气中400℃
下进行2h的脱蜡，然后再在1200℃真空条件下烧结2h，得到金刚石包覆体。

[0103] 实施例16

[0104] 本实施例提供一种高性能复合材料磨头的制备方法，包括以下步骤：

[0105] (1)超级铝粉包覆体的制备

[0106] 按比例分别称取纳米铝粉、Zn粉、Cu粉、Mn粉、Zr粉、B粉、TiC粉，各组分混合后在球磨速度为200r/min下湿磨48h，制得超级铝粉。各组分的质量百分比为：1.5％的Zn，1.5％的
Cu，1％的Mn，1.5％的Zr，1.5％的B，2.0％的TiC，余量为纳米铝粉。

[0107] 将超级铝粉分散于乙二醇二甲醚中形成分散液，将乙酰丙酮镍溶解于乙二醇二甲醚中形成溶液。按超级铝粉占乙酰丙酮镍与超级铝粉质量之和的75％，将上述的溶液与分
散液混合，使乙酰丙酮镍在乙二醇二甲醚液体中自发吸附于超级铝粉上，完成吸附后通过
自然挥发干燥，制得核‑壳结构的镍包覆的超级铝粉包覆体。

[0108] (2)陶瓷粉料的制备

[0109] 将金刚石颗粒和超级铝粉包覆体混合均匀，制得陶瓷粉料。陶瓷粉料中金刚石颗粒的质量百分比为20％。

[0110] 陶瓷粉料的流动性差，无法用激光选区熔化(SLM)3D直接打印法进行3D打印。

[0111] 实施例17

[0112] 本实施例提供一种高性能复合材料磨头的制备方法，包括步骤(1)超级铝粉包覆体的制备、(2)金刚石包覆体的制备、(3)陶瓷粉料的制备、(4)激光选区熔化(SLM)3D直接打
印法3D打印、(5)热处理。

[0113] 本实施例的步骤(1)、(2)、(3)、(5)与实施例1的步骤(1)、(2)、(3)、(5)一致，与实施例相比，不同之处在步骤(4)，本实施例步骤(4)在将陶瓷粉料进行激光选区熔化(SLM)3D
直接打印时，预设的砂轮磨头模型与实施例1的不同，本实施例预设的砂轮磨头模型为多孔
砂轮磨头模型，但尺寸与实施例1的实心砂轮磨头的相同。本实施例制备的多孔砂轮磨头，
通过3D直接打印使材料以多孔形态构成砂轮磨头，材料的多孔形态如图1所示，在其它实施
方案中还可以打印成其它形状的孔。

[0114] 实施例18

[0115] 本实施例提供一种高性能复合材料磨头的制备方法，包括步骤(1)超级铝粉包覆体的制备、(2)金刚石包覆体的制备、(3)陶瓷粉料的制备、(4)激光选区熔化(SLM)3D直接打
印法3D打印、(5)热处理。

[0116] 本实施例的步骤(2)至(5)与实施例1的步骤(2)至(5)一致，与实施例相比，不同之处在于，本实施例的步骤(1)中所用的纳米铝粉为Al6061铝粉。

[0117] 按照ASTM E399和ASTM B611分别测试上述实施例制备的砂轮磨头的断裂韧性和耐磨性，并分别测试了实施例制备的砂轮磨头的维氏硬度，测试结果如下表1所示。此外还
对比测试了实施例1和17制备的砂轮磨头的寿命。

[0118] 表1各实施例制备的砂轮磨头的性能测试结果

[0119]

[0120] 实施例1制备的砂轮磨头的断裂韧性高达30.5MPa·m1/2，耐磨性高达3.3krev/3
mm ，维氏硬度高达1812HV30，在韧性、耐磨性和硬度方面均表现出优异的性能。实施例1的使
用寿命为28min，实施例17的使用寿命为35min，孔结构可以提高多孔砂轮磨头寿命且降低
砂轮的重量，本发明公开的陶瓷粉料适用于制作多孔砂轮磨头。

[0121] 以上所述仅以实施例来进一步说明本发明的技术内容，以便于读者更容易理解，但不代表本发明的实施方式仅限于此，任何依本发明所做的技术延伸或再创造，均受本发
明的保护。