[发明专利]基于SLM制备原位自生TiB2增强复合材料的方法

说明书

本发明提供了一种基于SLM制备原位自生TiB₂增强复合材料的方法，包括以下步骤：A1、以KBF₄、K₂TiF₆粉末为原料，利用混合盐反应法制备得到原位自生TiB₂纳米颗粒增强Al7SiCu0.5Mg复合材料；A2、将步骤A1得到的复合材料进行真空雾化，得复合材料粉末；A3、将所述复合材料粉末采用3D打印制备得到SLM样品。本发明采用SLM制备得到原位自生TiB₂纳米颗粒增强Al7SiCu0.5Mg复合材料，其微观组织得到了极大细化，材料内部未观察到明显的孔洞或裂纹，在保证塑性的前提下大幅度提高强度，在航空航天领域有巨大的应用潜力。

技术领域

本发明属于金属学及金属工艺技术领域，尤其是涉及一种基于激光选区熔化(SLM) 制备原位自生TiB₂纳米颗粒增强Al7SiCu0.5Mg复合材料的方法。

背景技术

航空航天、国防军工等领域的飞速发展，对材料力学性能以及结构复杂程度提出了新的要求。原位自生TiB₂纳米颗粒增强铝基复合材料由于其密度小、比强度高、比模量大等优点，具有广阔的应用前景。然而，传统制备工艺已经难以满足上述领域对复杂结构的需求，将原位自生TiB₂纳米颗粒增强铝基复合材料与激光增材制造技术相结合，很好地解决了这一难题。

激光选区熔化(SLM)由于冷却速度极快，可以极大地细化晶粒，改善颗粒及合金元素分布，使得微观组织更加均匀，从而提高材料的塑性、强度及耐腐蚀性能。然而，铝及其合金由于其流动性差、激光反射率高、热导率大、易氧化等特点，给成形过程带来极大的困难，目前只有流动性能较好的Al10SiMg和Al12Si在SLM上得到了研究和应用。但是，Si相作为脆相，在提升强度的同时会降低材料的塑性，阻碍了基于SLM 铝基复合材料在航空航天、国防军工等领域的应用。

发明内容

本发明针对上述技术中存在的不足，提供一种基于激光选区熔化(SLM)制备原位自生TiB₂纳米颗粒增强Al7SiCu0.5Mg复合材料的方法。通过设计基体合金成分为Al7SiCu0.5Mg，并通过反应生成2.5wt％原位自生TiB₂纳米颗粒作为增强相，然后进行 3D打印，可以制备得到致密度较高的产品，满足实际生产的需求。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种基于SLM制备原位自生TiB₂增强复合材料的方法，包括以下步骤：

A1、以KBF₄、K₂TiF₆粉末为原料，利用混合盐反应法制备得到原位自生TiB₂纳米颗粒增强Al7SiCu0.5Mg复合材料；

A2、将步骤A1得到的原位自生TiB₂纳米颗粒增强Al7SiCu0.5Mg复合材料进行真空雾化，得复合材料粉末；

A3、将所述复合材料粉末采用3D打印制备得到SLM样品。

优选地，步骤A1中，所述TiB₂纳米颗粒在Al7SiCu0.5Mg复合材料中的含量为2.5wt％。

优选地，步骤A1中，所述TiB₂纳米颗粒的粒径为7～1500nm。

优选地，步骤A2中，所述真空雾化的条件为：熔体温度800～1200℃，使用Ar和/ 或He气体保护并气雾化，气压1.5～9.5MPa，喷嘴直径0.5～3mm。

优选地，步骤A2中，所述复合材料粉末的粒径为小于55μm。由于激光选区熔化由于精度和层厚有限制，若粉末粒径过大将难以成形。