[發明專利]一種連續纖維增強金屬基復合材料零件的成形方法

在審

• 申請號: 201711047332.5
• 申請日: 2017-10-31
• 公開（公告）號: CN108048761A
• 公開（公告）日: 2018-05-18
• 發明（設計）人: 徐天文;趙曉明
• 申請（專利權）人: 西安鉑力特增材技術股份有限公司
• 主分類號: C22C47/04
• 分類號: C22C47/04;C22C47/14;B22F1/00
• 代理公司: 西安弘理專利事務所 61214
• 代理人: 羅磊

1.一種連續纖維增強金屬基復合材料零件的成形方法，其特征在于，具體按照以下步驟實施：

步驟1，含基體金屬光固化漿料的制備；

步驟1.1，基體金屬粉末的選擇與處理：取粒度d50為1-10um之間的金屬粉末，在180-250℃的真空環境下干燥2-10h，以除去表面吸附的氣體與水分；

步驟1.2，光敏樹脂及添加劑的選擇與處理：選擇光敏樹脂，在避光的條件下，過濾除去其中的水分；選擇添加劑，并對其進行干燥處理；

步驟1.3，基體金屬粉末與光敏樹脂及添加劑的混合：在避光的條件下，將經步驟1.1和步驟1.2處理的基體金屬粉末與光敏樹脂及添加劑在真空攪拌機內混合均勻；然后在避光、負壓條件下靜置8-24h，得到含基體金屬粉末的光固化漿料；

步驟2，連續纖維的預處理；

給連續纖維表面涂覆一層與基體金屬粉末相容性好的材料；

步驟3，復合材料零件毛坯的固化成形；

將步驟1制備的光固化漿料和經步驟2預處理的連續纖維裝入成形設備中，并導入待成形零件三維模型信息，根據纖維體積含量的要求，確定纖維鋪設面內纖維密度及纖維鋪設的頻率，在計算機的控制下邊成形邊引入連續纖維，層層固化直至成形出完整的毛坯；

步驟4，對毛坯進行后處理；

步驟5，脫脂燒結，得到所需要的零件。

2.根據權利要求1所述的一種連續纖維增強金屬基復合材料零件的成形方法，其特征在于，步驟1.1所述的真空環境為低于-0.06MPa的環境。

3.根據權利要求1所述的一種連續纖維增強金屬基復合材料零件的成形方法，其特征在于，步驟1.2中選擇的光敏樹脂為與基體金屬粉末相容性好的光敏樹脂。

4.根據權利要求1所述的一種連續纖維增強金屬基復合材料零件的成形方法，其特征在于，步驟1.3中所加入的基體金屬粉末與光敏樹脂體積比為1:1-7:3，混合溫度25-40℃，真空攪拌機的攪拌參數為常壓下以350-600rad/min的轉速攪拌1-4h。

5.根據權利要求1所述的一種連續纖維增強金屬基復合材料零件的成形方法，其特征在于，所述步驟2中給連續纖維表面涂覆一層與基體金屬粉末相容性好的材料，采用溶膠-凝膠法或化學沉積法或磁控濺射法。

6.根據權利要求1所述的一種連續纖維增強金屬基復合材料零件的成形方法，其特征在于，步驟3中固化成形時光固化設備所用光波長范圍為200-400nm，成形時所用分層厚度為20-60um。

7.根據權利要求1所述的一種連續纖維增強金屬基復合材料零件的成形方法，其特征在于，所述步驟4中對毛坯進行后處理的具體方法為：從光固化設備內取出零件毛坯，用毛刷清掃毛坯表面，直至露出已固化的表面；然后將其浸入可溶解未固化樹脂的有機溶劑中，借助超聲波震蕩除去粘附于毛坯上的未固化樹脂；最后通過機械加工及物理化學的方法，除去毛坯上多余的纖維及支撐結構并提高表面精度。

8.根據權利要求1所述的一種連續纖維增強金屬基復合材料零件的成形方法，其特征在于，步驟5所述的脫脂燒結具體為：

步驟5.1，脫脂工藝為：將經過步驟4后處理的毛坯在氣氛可控的環境下，以0.5-2℃/min的升溫速率升高到400-600℃，保溫2-8h后隨爐冷卻，得到經脫脂的毛坯；

步驟5.2，燒結工藝：

步驟5.2.1，預燒，將經脫脂的毛坯的放入燒結爐體內，然后對燒結爐體進行多次抽真空然后通氬氣的氣體置換操作，然后在氬氣保護的環境下，氣體壓力10-200MPa，以5-8℃/min的升溫速率升到450-900℃，保溫0.5-2h使毛坯內部溫度均勻，完成預燒；

步驟5.2.2，燒結，待預燒完成后，在與預燒相同的壓力下，以1-5℃/min的升溫速率升到600-1300℃，保溫1-2h得到所需要的零件。

9.根據權利要求4所述的一種連續纖維增強金屬基復合材料零件的成形方法，其特征在于，步驟1.3中所述的添加劑為分散劑、相溶劑、消泡劑中的一種或幾種的組合。