[發明專利]基于激光選區熔化制備鋁基復合材料的制備方法

在審

• 申請號: 201810114281.1
• 申請日: 2018-02-05
• 公開（公告）號: CN108330347A
• 公開（公告）日: 2018-07-27
• 發明（設計）人: 廉清;吳一;陳哲;章敏立;張暘;李險峰;王浩偉
• 申請（專利權）人: 上海交通大學
• 主分類號: C22C21/02
• 分類號: C22C21/02;C22C21/00;C22C32/00;C22C1/10;B22F9/08;B22F3/105
• 代理公司: 上海漢聲知識產權代理有限公司 31236
• 代理人: 莊文莉

本發明提供了一種基于激光選區熔化制備鋁基復合材料的制備方法，包括如下步驟：S1、以KBF₄、K₂TiF₆粉末為原料，利用混合鹽反應法(LSM)制備得到原位自生TiB₂/AlSi10Mg復合材料，將所述原位自生TiB₂/AlSi10Mg復合材料通過真空氣霧化制備得到復合材料粉末；S2、將所述復合材料粉末采用激光選區熔化制備得到SLM樣品；S3、對所述SLM樣品進行單時效處理。本發明采用SLM制備得到原位自生TiB₂顆粒增強AlSi10Mg復合材料，使得晶粒得到了極大細化，單時效處理進一步提高了材料的力學性能，在航空航天領域有巨大的應用潛力。

技術領域

本發明涉及金屬學及金屬工藝領域，具體地，涉及一種基于激光選區熔化制備鋁基復合材料的制備方法，更具體為一種基于激光選區熔化(SLM)制備原位自生TiB₂顆粒增強AlSi10Mg復合材料的工藝。

背景技術

近年來，AlSi10Mg復合材料由于密度小、流動性好、綜合機械性能優異等特點，被廣泛應用于航空航天、自動化生產等領域。其中，原位自生鋁基復合材料是通過自生反應在基體內部生成增強相，可以有效的解決傳統復合材料外加增強體所帶來的界面結合差、顆粒表面污染等問題，進一步提高復合材料的力學性能。然而，使用傳統澆鑄工藝制備的鋁基復合材料，其微觀組織往往為粗大的樹枝晶，陶瓷顆粒主要團聚在晶界上，而合金元素在晶內也存在一定的偏析現象，對材料的性能造成不利的影響。

激光選區熔化(SLM)由于其快速的冷卻速度(約為10³-10⁵k/s)，使得晶粒得到了細化，顆粒的分布更加彌散，并且有效地消除了合金元素的偏析，使得微觀組織更加均勻，極大地改善了傳統澆鑄工藝帶來的弊端。除此之外，傳統澆鑄工藝制備的AlSi10Mg，需要通過后續的T6熱處理來提升材料的力學性能，而在固溶處理過程中，淬火會導致材料應力集中甚至開裂。然而，SLM是一個快速凝固過程，合金元素在基體中的固溶量遠高于平衡凝固的理論值，從而可以去除固溶處理，直接對試樣進行單時效處理。

發明內容

本發明針對上述技術中存在的不足，本發明的目的是提供一種基于激光選區熔化制備鋁基復合材料的制備方法，具體為提供一種基于激光選區熔化(SLM)制備原位自生TiB₂顆粒增強AlSi10Mg復合材料的工藝，可以細化材料微觀組織，通過后續單時效處理進一步提高材料的力學性能，滿足實際生產的需求。

本發明的目的是通過以下技術方案來實現的：

本發明提供一種基于激光選區熔化制備鋁基復合材料的制備方法，包括如下步驟：

S1、以KBF₄、K₂TiF₆粉末為原料，利用混合鹽反應法(LSM)制備得到原位自生TiB₂/AlSi10Mg復合材料，將所述原位自生TiB₂/AlSi10Mg復合材料通過真空氣霧化制得復合材料粉末；

S2、將所述復合材料粉末采用激光選區熔化(SLM)制備得到SLM樣品；

S3、對所述SLM樣品進行單時效處理。

優選地，步驟S1中，所述原位自生TiB₂/AlSi10Mg復合材料中TiB₂納米顆粒的含量為0.5-10％。若質量分數低于0.5％，無法發揮顆粒強化的作用；若質量分數高于10％，容易引起顆粒團聚、材料脆性增大等問題。

更優選地，步驟S1中，所述原位自生TiB₂/AlSi10Mg復合材料中TiB₂納米顆粒的含量為6wt％。當TiB₂納米顆粒含量為6wt％時，具有最佳效果。