[发明专利]一种原位自生钛基复合材料及其增材制造成形方法和构件

权利要求书

1.一种激光选区熔化用的原位自生钛基复合材料，其特征在于，所述原位自生钛基复合材料包含增强相和基体，所述增强相包含硼化镧，所述基体为钛及钛合金。

2.根据权利要求1所述的一种基于激光选区熔化的原位自生钛基复合材料，其特征在于，在原位自生钛基复合材料中，所述硼化镧的质量分数为1～3％，所述钛及钛合金的质量分数为97～99％。

3.根据权利要求1所述的一种基于激光选区熔化的原位自生钛基复合材料，其特征在于，所述钛及钛合金的粒径范围为15～53μm，所述硼化镧的粒径范围为50nm～1μm。

4.一种如权利要求1-3任一项所述的原位自生钛基复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体包括两个阶段，第一阶段为复合材料制备阶段，第二阶段为激光选区熔化成形阶段，

(Ⅰ)复合材料制备阶段

(1)称取硼化镧、钛及钛合金；

(2)将步骤(1)得到的原料放置在球磨机中球磨，得到增强相分布均匀的复合材料；

(II)激光选区熔化成形阶段

(a)在计算机中应用三维软件构建所需制备零件模型，并将该模型按照分层分析要求进行分层处理；

(b)将步骤(a)分层处理的模型导入激光增材制造成形设备中，并按照设定的工艺参数对步骤(2)得到的复合材料进行加工，得到原位自生钛基复合材料构件。

5.根据权利要求4所述的一种基于原位自生钛基复合材料的增材制造成形方法，其特征在于，步骤(2)中，采用带气体保护的有球湿式全方位旋转的高能球磨机进行湿法球磨；

所述高能球磨机采用上下翻转与左右旋转相结合的方式，其中上下翻转转速为20～60rpm，左右旋转转速为180～240rpm。

6.根据权利要求4所述的一种基于原位自生钛基复合材料的增材制造成形方法，其特征在于，步骤(2)中，球磨过程中采用间歇式球磨方式，每球磨10～20min冷却5～10min，球磨总时间为2～4h；

步骤(2)中，球磨过程中加入直径范围为2～15mm的氧化锆陶瓷球作为球磨介质，球粉的质量比为1:1～5:1，并采用乙醇作为助混剂。

7.根据权利要求4所述的一种基于原位自生钛基复合材料的增材制造成形方法，其特征在于，步骤(2)中，将得到的复合材料置于真空干燥箱中80～160℃下烘干处理2～6h。

8.根据权利要求4所述的一种基于原位自生钛基复合材料的增材制造成形方法，其特征在于，步骤(a)中，每层设定20～40μm。

9.根据权利要求4所述的一种基于原位自生钛基复合材料的增材制造成形方法，其特征在于，步骤(b)中，设定的工艺参数为：铺粉厚度为20～40μm，激光功率为120～350W，激光扫描速率为500～1600mm/s，激光扫描间距为50～140μm，基板加热温度40～100℃。

10.一种基于如权利要求4所述的增材制造成形方法得到的原位自生钛基复合材料构件。