[發明專利]一種3D打印鈦鋁復合材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010947180.X
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112108653B
• 公開（公告）日: 2022-02-18
• 發明（設計）人: 高樺;劉慧淵;計霞;楚瑞坤;陳志茹;汪承杰;周耀;肖靜宇;余佩鴻
• 申請（專利權）人: 飛而康快速制造科技有限責任公司
• 主分類號: B22F7/04
• 分類號: B22F7/04;B22F3/105;B22F3/24;B33Y10/00;B33Y80/00
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發明提供了一種3D打印鈦鋁復合材料及其制備方法，所述復合材料由含鋁基體和包覆于所述含鋁基體表面的含鈦保護層組成，所述含鋁基體呈規則多面體結構。本發明所述復合材料通過形成含鋁基體和含鈦保護層的包覆型結構，提供了一種新的金屬組合的方式，充分結合鈦、鋁金屬的特性，使所得復合材料具有密度小、強度高、結構致密以及耐腐蝕性強的優點，性能優異，可適用領域更廣；所述復合材料采用選區激光熔化的方法進行保護層的制備，操作簡便，控制精度高，無需進行金屬的大范圍熔融，能耗及成本較低。

技術領域

本發明屬于金屬材料技術領域，涉及一種3D打印鈦鋁復合材料及其制備方法。

背景技術

鈦合金是一種新興結構金屬，由于其具有高比強度，極好的耐熱性，超強的耐腐蝕性等優點，被廣泛運用于航空航天、醫療等領域；純的金屬鈦密度較低，耐蝕性好，在大多數介質中具有極高的抗蝕性，因此鈦及鈦合金可用作各種結構或材料的保護層。

鋁作為另一種應用廣泛的金屬元素，鋁合金具有較低密度輕、較高的強度和塑性等一系列優良特性，在軍工、航空航天、汽車、機械制造等領域已經被廣泛的應用且具有很好的發展前景。除了常見的合金材料，根據需要往往也會需要將兩種材料進行物理組合，得到復合材料，例如一種作為另一種的包覆材料，充分利用兩者的不同特性，滿足性能要求。

鑒于常用金屬及合金材料強度較大，不易變形，對于形狀復雜的金屬結構件往往難以加工，3D打印技術應運而生，該技術具有尺寸精度高、表面質量好、成形件性能優異等優點，其成型過程是由粉末或絲材層層堆積而成，對產品的形狀幾乎沒有限制，可直接成型網格、空腔等復雜結構，因此常被用于制造形狀復雜、難加工的零件，在眾多領域應用廣泛。

CN 108950334A公開了一種具有連續共晶結構的鎂鋁合金及其制備方法，該合金由鎂鋁合金基體和分布在基體晶粒邊緣的連續共晶相組成，其制備步驟包括：將納米鈦粉和鎂鋁合金粉末置于球磨機中，在保護氣氛下球磨得到混合粉末；以該混合粉末為原料，在保護氣氛下通過選區激光熔化制備具有連續共晶結構的鎂鋁合金。該材料將鋁鎂合金中引入鈦，鎂合金晶粒的共晶相保護層只是微觀層面的保護層，兩種粉末混合后選區激光熔化制備的實質上仍是三種金屬的合金材料。

CN 109261958A公開了一種表面包覆鉭涂層的醫用多孔鈦或鈦合金材料的制備方法，該方法首先采用3D打印法制備多孔鈦骨架或多孔鈦合金骨架，然后將多孔鈦骨架或多孔鈦合金骨架腐蝕后進行清洗和干燥，再完全包埋于金屬包套內的超細鉭粉中，經真空封口后進行低溫擴散燒結，最后取出后清除粉末，得到表面包覆鉭涂層的醫用多孔鈦或鈦合金材料。該方法只是骨架材料采用3D打印進行制備，包覆層的制備受骨架的結構影響較大，對于復雜結構難以形成均勻包覆層。

綜上所述，對于復合結構材料的制備，還需要根據不同材料的特性和結構特點，選擇合適的組合方式以制備方法，以滿足材料的性能要求。

發明內容

針對現有技術存在的問題，本發明的目的在于提供一種3D打印鈦鋁復合材料及其制備方法，所述鈦鋁復合材料通過形成含鋁基體和含鈦保護層的包覆型結構，充分結合鈦、鋁金屬的特性，使所得復合材料具有密度小、強度高、結構致密以及耐腐蝕性強的優點，性能優異，可適用領域更廣。

為達此目的，本發明采用以下技術方案：

本發明提供了一種3D打印鈦鋁復合材料，所述復合材料由含鋁基體和包覆于所述含鋁基體表面的含鈦保護層組成，所述含鋁基體呈規則多面體結構。

本發明中，所述鈦鋁復合材料未采用傳統的合金組成方式，而是形成含鋁基體和含鈦保護層的包覆型結構，在充分保留基體結構密度小、強度高等優勢的基礎上，增加保護層，提高其耐腐蝕性，提供了一種新的金屬組合的方式，擴展了金屬材料的應用領域；通過對基體結構的明確，便于采用簡便方式得到保護層，無需進行金屬的大范圍熔融，能耗及成本較低。