[发明专利]一种基于3D打印的铝基复合材料的制备方法及铝基复合材料

说明书

本发明提供了一种基于3D打印的铝基复合材料的制备方法及铝基复合材料。此铝基复合材料通过3D打印制备陶瓷多孔体毛坯、陶瓷多孔体毛坯的固化与烧结以及压力浸渗制备铝基复合材料制得。首先，采用3D打印技术成形铝基复合材料用陶瓷多孔体毛坯。然后，将其在二氧化碳气氛或空气气氛中固化。继而，在空气炉中进行一体化的脱脂‑烧结处理，制得铝基复合材料用陶瓷多孔体。最后，采用压力浸渗法制备铝基复合材料。此方法可解决现有粉末冶金法工艺流程长、工序复杂、成本高和制品尺寸受限等问题。同时，避免现有搅拌铸造法中易混入气体和夹杂物，且外加陶瓷颗粒易出现偏析和“结团”等问题。3D打印技术可有效地缩短陶瓷多孔体的研发和生产周期。

技术领域

本发明涉及铝基复合材料领域和3D打印技术领域，且特别涉及一种基于3D打印的铝基复合材料的制备方法及铝基复合材料。

背景技术

近些年来，颗粒增强铝基复合材料以低密度、高比强度、尺寸稳定性好、热膨胀系数低等优异性能，成为铝基复合材料的研究热点，在航空航天、电子仪表和汽车等领域应用广泛。目前，铝基复合材料的制备方法主要有搅拌铸造法、粉末冶金法、熔体浸渗法等。粉末冶金法工艺流程长、工序复杂、金属粉末成本高、复合材料致密度不高且制品的尺寸受限；搅拌铸造法在高速搅拌时易混入气体和夹杂物，外加陶瓷颗粒出现偏析和“结团”现象。

发明内容

本发明的目的在于提供一种基于3D打印的铝基复合材料的制备方法，此制备方法可解决现有粉末冶金法工艺流程长、工序复杂、成本高和制品的尺寸受限的问题。同时，避免现有搅拌铸造法中易混入气体和夹杂物，外加陶瓷颗粒出现偏析和“结团”的等问题。3D打印技术可以有效地缩短陶瓷多孔体的研发和生产周期。

本发明的另一目的在于提供一种铝基复合材料，其通过上述的方法制备得到。此铝基复合材料研发和生产周期短，生产成本低，具有较大的市场推广价值。

本发明解决其技术问题是采用以下技术方案来实现的。

本发明提出一种基于3D打印的铝基复合材料的制备方法，包括：

3D打印制备陶瓷多孔体毛坯步骤：将预先制备好的3D打印用陶瓷膏体装入3D打印机的料仓中，采用喷嘴挤压成形技术制备铝基复合材料用陶瓷多孔体毛坯；

陶瓷多孔体毛坯的固化与烧结步骤：将成形好的铝基复合材料用陶瓷多孔体毛坯进行固化作业，然后在空气炉中进行一体化的脱脂-烧结处理，制得铝基复合材料用陶瓷多孔体；

压力浸渗制备铝基复合材料步骤：首先将铝基复合材料用陶瓷多孔体和钢制模具分别按设计的温度预热，之后将铝基复合材料用陶瓷多孔体置于钢制模具的正中位置，然后将熔融的铝或铝合金液浇注到模具中，最后利用液压机进行压渗、脱模，冷却后制得颗粒增强铝基复合材料；

其中，3D打印用陶瓷膏体的制备材料主要包括陶瓷粉体、粘结剂、消泡剂以及溶剂。

本发明提出一种铝基复合材料，通过上述的基于3D打印的铝基复合材料的制备方法制备得到。

本发明实施例的基于3D打印的铝基复合材料的制备方法及铝基复合材料的有益效果是：

本发明的实施例提供的基于3D打印的铝基复合材料的制备方法主要通过3D打印制备陶瓷多孔体毛坯步骤、陶瓷多孔体毛坯的固化与烧结步骤以及压力浸渗制备铝基复合材料步骤制备得到。

首先，本发明实施例提供的陶瓷膏体可实现各种大尺寸和结构复杂以及高强度产品的3D打印，提高了3D打印材料的质量和强度，实现了3D打印材料的通用性，同时丰富了3D打印材料的种类；另外，本发明提供的陶瓷膏体和陶瓷材料3D打印成型方法在室温下即可实现陶瓷材料的成形，对3D打印设备和环境要求低，操作简单，缩短了陶瓷产品的研制周期，降低了生产成本。