原位自生纳米Al2O3增强铝基复合材料的激光增材制造方法与流程

文档序号:23542814发布日期:2021-01-05 20:53阅读:来源:国知局

技术特征:

1.一种原位自生纳米al2o3增强铝基复合材料的激光增材制造方法,其特征在于,包括以下步骤:

(1)将zno陶瓷粉体和alsi10mg铝合金粉体混合形成混合料,然后将该混合料放置于球磨机中进行球磨处理,得到zno/alsi10mg复合粉体;

(2)以所述步骤(1)得到的所述复合粉体为原料,采用激光选区熔化工艺进行增材制造成形,即,先通过铺粉装置将所述复合粉体均匀铺放在成形基板上,然后利用激光对粉体层进行扫描,使其完全熔化并凝固形成实体片层;

(3)对所述步骤(2)得到的所述实体片层进行激光再次扫描,待其再次熔化并冷凝后形成重熔片层;然后将工作缸下降,直至下降行程等于预设铺粉层厚;

(4)重复所述步骤(2)和步骤(3),直至多个片层逐层堆积,从而成形得到原位自生纳米al2o3增强铝基复合材料。

2.如权利要求1所述激光增材制造方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述zno陶瓷粉体的粒径为0.5~12μm;所述alsi10mg铝合金粉体呈球状,粒径为5~127μm。

3.如权利要求1所述激光增材制造方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述球磨处理为间歇式球磨处理,具体是每球磨15~30min,暂停空冷10~20min;所述间歇式球磨处理的总时间为10~20h;

优选的,所述间歇式球磨处理具体是每球磨15min,暂停空冷15min。

4.如权利要求1所述激光增材制造方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述球磨处理采用的球磨介质为al2o3陶瓷球,所述球磨介质与所述原料的质量比为10:1~15:1。

5.如权利要求1所述激光增材制造方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述球磨处理采用的转速为300~500r/min,球磨过程中采用氩气作为保护气氛。

6.如权利要求1所述激光增材制造方法,其特征在于,所述步骤(1)得到的所述复合粉体,呈球状,粒径为2~100μm。

7.如权利要求1所述激光增材制造方法,其特征在于,所述步骤(1)中,所述混合料中zno陶瓷粉体的质量百分数为1~3wt.%,alsi10mg铝合金粉体的质量百分数为97~99wt.%。

8.如权利要求1所述激光增材制造方法,其特征在于,所述步骤(2)中,所述激光选区熔化工艺的参数如下:激光光斑直径为70~100μm,激光功率为190~240w,激光扫描速率为400~1000mm/s,激光扫描间距为50~80μm,激光扫描方式为正交扫描;优选的,铺粉厚度设置为30μm;

更优选的,所述步骤(2)中,所述激光选区熔化工艺的参数如下:激光光斑直径为90μm,激光功率为240w,激光扫描速率为400mm/s,激光扫描间距为60μm。

9.如权利要求1所述激光增材制造方法,其特征在于,所述步骤(3)中,所述激光再次扫描所采用的工艺参数如下:激光光斑直径为70~100μm,激光功率为120~240w,激光扫描速率为800~1400mm/s,激光扫描间距为50~80μm,激光扫描方式为正交扫描;

更优选的,所述步骤(3)中,所述激光再次扫描所采用的工艺参数如下:激光光斑直径为90μm,激光功率为240w,激光扫描速率为800mm/s,激光扫描间距为60μm。

10.如权利要求1所述激光增材制造方法,其特征在于,所述步骤(2)和所述步骤(3)均是在氩气保护气氛下进行,氩气的出气压力均满足3~5kpa。


技术总结
本发明公开了一种原位自生纳米Al2O3增强铝基复合材料的激光增材制造方法,该方法包括以下步骤:(1)将ZnO陶瓷粉体和AlSi10Mg铝合金粉体混合并球磨得到ZnO/AlSi10Mg复合粉体;(2)对复合粉体采用激光选区熔化工艺进行增材制造成形,形成实体片层;(3)对实体片层进行激光再次扫描形成重熔片层;(4)重复步骤(2)、(3),最终成形得到原位自生纳米Al2O3增强铝基复合材料。本发明利用激光激发Al与ZnO使它们之间发生铝热反应原位生成Al2O3陶瓷颗粒,并通过对方法整体流程工艺设计进行改进,将激光选区熔化与激光重熔扫描相配合,制得的铝基复合材料致密度高、微观组织细小,原位自生的Al2O3颗粒尺寸为纳米级、分布均匀且其相界面与铝基体结合良好。

技术研发人员:宋世前;朱上;陈颖;史玉升;余圣甫;吴甲民
受保护的技术使用者:华中科技大学;深圳华中科技大学研究院
技术研发日:2020.09.29
技术公布日:2021.01.05
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