【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及三维制造，尤其涉及一种增强铝基复合材料的制备方法。
技术介绍
1、al-cu合金常用作结构材料，然而有限的合金强度极大的限制了其应用范围。通过传统金属基复合材料的制备方法制备al-cu基复合材料又存在着成形结构件单一，后续处理过程复杂的问题。
2、例如，粉末冶金方法制备al-cu合金存在着生产周期长、后期加工复杂、工艺繁琐等问题。通过增材制造制备的al-cu基复合材料虽然有外形结构可控的优点，但在制备过程中，增强体与基体的热膨胀不匹配而产生裂纹和气孔，从而使得制备的al-cu基复合材料存在致密度低以及强度塑性不平衡的问题。
3、高端关键部件对于高强复杂铝基复合材料构件的结构/性能一体化成形提出了更高要求，基于增材制造技术成形具有增强体空间分布可调的铝基复合材料就成为亟待研究的问题。
技术实现思路
1、本专利技术解决的技术问题在于提供一种空间分布可调，且同时具有强度和韧性的增强铝基复合材料的制备方法。
2、有鉴于此，本申请提供了一种增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
3、a)根据tib2/al-5cu铝基复合材料的形状建立三维模型，将所述三维模型在厚度方向上划分为若干个加工区域，每个加工区域对应包含加工粉末种类的切片文件，且相邻加工区域的切片文件不同，将切片文件导入激光打印设备；所述加工粉末种类为tib2/al-5cu粉末或al-5cu粉末；
4、b)将tib2/al-5cu粉末置于第一粉料缸，将al-
5、c)按照步骤a)中所述的加工区域，通过控制器将所述tib2/al-5cu粉末或所述al-5cu粉末平铺于成型缸的基板上，再进行激光打印，得到硬区或软区；
6、再通过控制器自动调换所述al-5cu粉末或所述tib2/al-5cu粉末平铺于所述硬区或软区的表面，再次进行激光打印，得到软区或硬区；
7、d)重复步骤c)直至得到与所述三维模型对应的增强铝基复合材料。
8、优选的，所述切片文件对应有激光打印的激光功率、扫描速度、切片厚度和扫描间距。
9、优选的，所述tib2/al-5cu粉末中包括20vol.％～60vol.％的tib2，其是tib2粉末和al-cu粉末经50～120r/min混合2～5h得到；所述tib2粉末的粒径为3～5μm，所述al-cu粉末的粒径为15～55μm。
10、优选的，步骤c)所述平铺于成型缸的基板上还包括：
11、将铝质基板依次进行清洗、喷砂和0～150℃预热处理；
12、安装铝质基板和刮刀；
13、成形室内抽真空并充入保护气体。
14、优选的，所述切片文件的激光功率为180～250w，扫描速度为150～250mm/s，切片厚度为0.03～0.06mm，扫描间距为0.05～0.10mm。
15、优选的，步骤c)中，所述tib2/al-5cu粉末或所述al-5cu粉末的厚度为30～60μm，所述al-5cu粉末或所述tib2/al-5cu粉末的厚度为30～60μm。
16、优选的，步骤c)具体为：
17、按照步骤a)中所述的加工区域，通过控制器将所述tib2/al-5cu粉末或所述al-5cu粉末平铺于成型缸的基板上，再在成形室中进行激光打印，每打印一层，第一粉料缸或第二粉料缸上升预先设定高度，将所述tib2/al-5cu粉末或所述al-5cu粉末再平铺到成型缸的基板上；
18、当第一种材料的打印层数到达预先设定的打印层数时，得到硬区或软区，控制系统自动切换第二粉料缸或第一粉料缸工作；
19、每打印一层，第二粉料缸或第一粉料缸上升预先设定高度，所述al-5cu粉末或所述tib2/al-5cu粉末平铺到成型缸上；
20、当第二种材料的打印层数到达预先设定的打印层数时，控制系统自动切换第一粉料缸或第二粉料缸工作。
21、优选的，所述打印层数为5～10层。
22、优选的，所述激光打印在成形室内进行，所述成形室的氧含量低于100ppm，每层激光打印的扫描方向偏转70°～90°。
23、本申请还提供了所述的制备方法所制备的增强铝基复合材料，包括若干个叠加单元，所述叠加单元包括依次叠加复合的强化区增强和韧化区增韧单元，且强化区增强不相邻设置；所述强化区增强由al-5cu经过激光打印得到，所述韧化区增韧由tib2/al-5cu经过激光打印得到。
24、本专利技术提供了一种增强铝基复合材料的制备方法，其首先根据复合材料的形状构建模型，并将该模型划分为不同的加工区域，且每个加工区域对应切片文件，在切片文件的基础上则可确定激光打印参数，然后利用tib2/al-5cu粉末和al-5cu粉末在全自动系统的操作下进行分层打印，最终得到具有硬区分布和软区分布的增强铝基复合材料，本申请提供的制备方法使得硬区和软区的组织结构及性能可控性强，同时兼具较高的强度和韧性，可弥补例如铸造等传统制备方法难以成形以及现有铝基复合材料中增强体空间分布难以调控的问题，此外，本申请提供的制备方法还可有效地减少热加工工序及后期机械加工成形。相较于传统制备方法，本申请提供的制备方法研制成本大大降低且具有较高的生产效率和较短的研制周期。
25、本专利技术还可以根据实际所需对复合材料进行个性化定制，得到具有复杂几何结构的tib2/al-5cu铝基复合材料。此外，金属构件加工完成后，无需或仅需很少的机加工和后处理，节省人力物力，材料利用率高。
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1.一种增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述切片文件对应有激光打印的激光功率、扫描速度、切片厚度和扫描间距。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述TiB2/Al-5Cu粉末中包括20vol.％～60vol.％的TiB2，其是TiB2粉末和Al-Cu粉末经50～120r/min混合2～5h得到；所述TiB2粉末的粒径为3～5μm，所述Al-Cu粉末的粒径为15～55μm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤C)所述平铺于成型缸的基板上还包括：
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述切片文件的激光功率为180～250W，扫描速度为150～250mm/s，切片厚度为0.03～0.06mm，扫描间距为0.05～0.10mm。
6.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤C)中，所述TiB2/Al-5Cu粉末或所述Al-5Cu粉末的厚度为30～60μm，所述Al-5Cu粉末或所述TiB2/Al-5Cu粉末的厚度为30～
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤C)具体为：
8.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述打印层数为5～10层。
9.根据权利要求7所述的制备方法，其特征在于，所述激光打印在成形室内进行，所述成形室的氧含量低于100ppm，每层激光打印的扫描方向偏转70°～90°。
10.权利要求1～9任一项所述的制备方法所制备的增强铝基复合材料，包括若干个叠加单元，所述叠加单元包括依次叠加复合的强化区增强和韧化区增韧单元，且强化区增强不相邻设置；所述强化区增强由Al-5Cu经过激光打印得到，所述韧化区增韧由TiB2/Al-5Cu经过激光打印得到。
...【技术特征摘要】
1.一种增强铝基复合材料的制备方法，包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述切片文件对应有激光打印的激光功率、扫描速度、切片厚度和扫描间距。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述tib2/al-5cu粉末中包括20vol.％～60vol.％的tib2，其是tib2粉末和al-cu粉末经50～120r/min混合2～5h得到；所述tib2粉末的粒径为3～5μm，所述al-cu粉末的粒径为15～55μm。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤c)所述平铺于成型缸的基板上还包括：
5.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，所述切片文件的激光功率为180～250w，扫描速度为150～250mm/s，切片厚度为0.03～0.06mm，扫描间距为0.05～0.10mm。
6.根据权利要求1...
【专利技术属性】
技术研发人员：王沛，梁梓熙，熊欣星，周满满，梁迅文，李涛，张雨雷，
申请(专利权)人：河南省科学院碳基复合材料研究院，
类型：发明
国别省市：
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