[发明专利]一种溶胶包覆法制备激光3D打印用复合粉末的方法

说明书

本发明涉及一种溶胶包覆法制备激光3D打印用复合粉末的方法，属于复合粉末制备技术领域。本发明通过溶胶‑凝胶法以二氧化钛前驱体和水解抑制剂在去离子水中反应得到TiO₂溶胶，将TiO₂溶胶均匀包覆在B粉表面制备成TiO₂@B包覆型复合粉末，再将TiO₂@B包覆型复合粉末与铝合金粉末进行真空球磨处理即得激光3D打印用复合粉末。本发明方法制备的粉末材料，用于激光3D打印工艺时，TiO₂与B可在AlSi10Mg合金熔体中充分接触并反应，原位生成TiB₂及B₂O₃陶瓷增强体；不仅可以提高铝合金粉末对激光的利用率，有利于复合材料综合性能的提高，而且在粉末制备过程中不产生对环境造成污染的物质。

技术领域

本发明涉及一种溶胶包覆法制备激光3D打印用复合粉末的方法，属于复合粉末制备技术领域。

背景技术

陶瓷增强铝基复合材料结合了金属基体出色的比强度和比刚度，陶瓷相优异的高温力学性能和耐磨损性能，在航空航天、汽车制造及核能装备等领域得到了广泛的工业应用。随着服役工况日趋复杂，对结构件性能和效率要求也更为严苛，结构材料必须同时满足多种性能要求，传统复合材料的生产应用在一定程度上受限。

现有技术中陶瓷颗粒选自难熔金属硼化物、碳化物、氮化物、硅化物和硫化物，通过粉末冶金技术制备出多种增强体混合增强的金属基复合材料，并且陶瓷颗粒在复合增强材料的金属基体中原位形成。也可通过在雾化制粉过程中引入多种纳米增强颗粒，如Al₂O₃、SiC、TiB₂、BN、AlN、SiO₂、ZrB₂、ZrO₂中两种或以上的组合，使雾化制粉与纳米颗粒增强同步完成，且基体与纳米颗粒为冶金结合，实现了对多相增强铝基复合材料粉末的制备。对于激光增材制造而言，原位合成法仍局限于生成单一陶瓷相，针对双相复合材料的制备，则多采用外加方法。由于外加陶瓷相与金属基体较高的相界面错配度和难以避免的应力集中，导致后处理成本大大增加，不利于双相复合材料的快速制备。

此外，采用传统的熔铸结合雾化制备TiB₂增强铝基复合材料粉末的方法，其主要原理是，利用混合氟盐(KBF₄+K₂TiF₆)反应法，在铝熔体中原位自生出TiB₂增强相，制得TiB₂增强铝基复合材料铸坯，然后将铸坯以雾化法制备出TiB₂增强铝基复合材料粉末。这一方法在制备过程中由于KBF₄在高温时分解或见水蒸气迅速水解，生成大量剧毒烟雾造成环境污染。此外，该法制备的铝基复合材料，其中的增强相尺寸往往较大且易团聚，不利于复合材料综合性能的提高。

发明内容

本发明针对现有技术中激光增材制造复合材料双增强相无法同时合成，以及现有TiB₂增强铝基复合材料粉末制备方法所存在的问题，提供一种溶胶包覆法制备激光3D打印用复合粉末的方法，本发明通过溶胶-凝胶法以二氧化钛前驱体和水解抑制剂在去离子水中反应得到TiO₂溶胶，将TiO₂溶胶均匀包覆在B粉表面制备成TiO₂@B包覆型复合粉末，再将TiO₂@B包覆型复合粉末与铝合金粉末进行真空球磨处理即得激光3D打印用复合粉末。本发明方法制备的粉末材料，用于激光增材制造工艺时，TiO₂与B可在AlSi10Mg合金熔体中充分接触并反应，原位生成TiB₂及B₂O₃陶瓷增强体；不仅可以提高铝合金粉末对激光的利用率，有利于复合材料综合性能的提高，而且在粉末制备过程中不产生对环境造成污染的物质。

一种溶胶包覆法制备激光3D打印用复合粉末的方法，具体步骤如下：