[發明專利]一種原位自生鈦基復合材料及其增材制造成形方法和構件

在審

• 申請號: 202110427611.4
• 申請日: 2021-04-21
• 公開（公告）號: CN113201664A
• 公開（公告）日: 2021-08-03
• 發明（設計）人: 張亮;朱冬;吳文恒;王濤;盧林;倪曉晴;單小龍;尤偉任;顧孫望;顧鑫
• 申請（專利權）人: 上海材料研究所
• 主分類號: C22C14/00
• 分類號: C22C14/00;B22F9/04;C22C1/05;B33Y10/00;B33Y40/10;B33Y70/10;B33Y80/00;B22F10/28;B22F10/366
• 代理公司: 上海科盛知識產權代理有限公司 31225
• 代理人: 李新新

1.一種激光選區熔化用的原位自生鈦基復合材料，其特征在于，所述原位自生鈦基復合材料包含增強相和基體，所述增強相包含硼化鑭，所述基體為鈦及鈦合金。

2.根據權利要求1所述的一種基于激光選區熔化的原位自生鈦基復合材料，其特征在于，在原位自生鈦基復合材料中，所述硼化鑭的質量分數為1～3％，所述鈦及鈦合金的質量分數為97～99％。

3.根據權利要求1所述的一種基于激光選區熔化的原位自生鈦基復合材料，其特征在于，所述鈦及鈦合金的粒徑范圍為15～53μm，所述硼化鑭的粒徑范圍為50nm～1μm。

4.一種如權利要求1-3任一項所述的原位自生鈦基復合材料的增材制造成形方法，其特征在于，所述增材制造成形方法具體包括兩個階段，第一階段為復合材料制備階段，第二階段為激光選區熔化成形階段，

(Ⅰ)復合材料制備階段

(1)稱取硼化鑭、鈦及鈦合金；

(2)將步驟(1)得到的原料放置在球磨機中球磨，得到增強相分布均勻的復合材料；

(II)激光選區熔化成形階段

(a)在計算機中應用三維軟件構建所需制備零件模型，并將該模型按照分層分析要求進行分層處理；

(b)將步驟(a)分層處理的模型導入激光增材制造成形設備中，并按照設定的工藝參數對步驟(2)得到的復合材料進行加工，得到原位自生鈦基復合材料構件。

5.根據權利要求4所述的一種基于原位自生鈦基復合材料的增材制造成形方法，其特征在于，步驟(2)中，采用帶氣體保護的有球濕式全方位旋轉的高能球磨機進行濕法球磨；

所述高能球磨機采用上下翻轉與左右旋轉相結合的方式，其中上下翻轉轉速為20～60rpm，左右旋轉轉速為180～240rpm。

6.根據權利要求4所述的一種基于原位自生鈦基復合材料的增材制造成形方法，其特征在于，步驟(2)中，球磨過程中采用間歇式球磨方式，每球磨10～20min冷卻5～10min，球磨總時間為2～4h；

步驟(2)中，球磨過程中加入直徑范圍為2～15mm的氧化鋯陶瓷球作為球磨介質，球粉的質量比為1:1～5:1，并采用乙醇作為助混劑。

7.根據權利要求4所述的一種基于原位自生鈦基復合材料的增材制造成形方法，其特征在于，步驟(2)中，將得到的復合材料置于真空干燥箱中80～160℃下烘干處理2～6h。

8.根據權利要求4所述的一種基于原位自生鈦基復合材料的增材制造成形方法，其特征在于，步驟(a)中，每層設定20～40μm。

9.根據權利要求4所述的一種基于原位自生鈦基復合材料的增材制造成形方法，其特征在于，步驟(b)中，設定的工藝參數為：鋪粉厚度為20～40μm，激光功率為120～350W，激光掃描速率為500～1600mm/s，激光掃描間距為50～140μm，基板加熱溫度40～100℃。

10.一種基于如權利要求4所述的增材制造成形方法得到的原位自生鈦基復合材料構件。