[发明专利]一种3D金属骨架增强的非晶复合材料及压铸制备方法

权利要求书

1.一种3D金属骨架增强的非晶复合材料的压铸制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

(1)制备3D金属骨架；

(2)清洗3D金属骨架，然后预置于真空压铸设备的模具型腔内；

(3)制备压铸母合金粒料；

(4)将母合金粒料放入真空压铸设备的感应熔杯内真空感应熔炼形成熔体；

(5)将熔体压射入预置3D金属骨架的模具型腔内；

(6)在压力场耦合作用下凝固成型；

(7)开模取件，获得3D金属骨架增强的非晶复合材料。

2.根据权利要求1所述的3D金属骨架增强的非晶复合材料的压铸制备方法，其特征在于，所述3D金属骨架增强的非晶复合材料以非晶合金和3D金属骨架的总体积为100％记，其中3D金属骨架的体积分数为20％～80％。

3.根据权利要求1所述的3D金属骨架增强的非晶复合材料的压铸制备方法，其特征在于，步骤(1)所述3D金属骨架的结构为点阵结构，杆径为200μm～900μm。

4.根据权利要求1所述的3D金属骨架增强的非晶复合材料的压铸制备方法，其特征在于，步骤(1)所述3D金属骨架所用的金属粉末包括不锈钢粉末、钛合金粉末、镍钛合金粉末一种以上。

5.根据权利要求1所述的3D金属骨架增强的非晶复合材料的压铸制备方法，其特征在于，步骤(1)中，制备3D金属骨架的具体步骤如下：

第一步：将金属粉末放置于3D打印设备的粉仓中；

第二步：调节3D打印设备基板的预热温度、粉末的铺粉厚度、激光或电子束的功率和扫描速度、扫描间距；

第三步：用刮刀将粉末均匀铺在基板上，再用激光或电子束进行扫描照射，将粉末熔融凝固成一个整体；

第四步：重复第三步至粉末烧结成实体获得3D金属骨架。

6.根据权利要求5所述的3D金属骨架增强的非晶复合材料的压铸制备方法，其特征在于，3D打印设备基板的温度为100～200℃，铺粉厚度为20～50μm，激光或电子束的功率为80～250W，扫描速度为400～1200mm/s，扫描间距为60～100μm。

7.根据权利要求1所述的3D金属骨架增强的非晶复合材料的压铸制备方法，其特征在于，步骤(3)中，制备压铸母合金粒料的具体步骤如下：

按照(Zr_1-xTi_x)_a(Cu_1-yNi_y)_bAl_cX_d原子比换算为质量比，进行配料，将配好的单质原料放在高纯度氩气中感应熔炼成一个完整的铸锭，再将铸锭破碎成粒径小于3cm的颗粒状母合金粒料；所述母合金粒料的成分组成为(Zr_1-xTi_x)_a(Cu_1-yNi_y)_bAl_cX_d，式中，X为Be、Y、Sc、La中的一种或几种，28≤a≤75，0≤x≤1，0≤y≤1，8≤b≤62，0≤c≤15，0≤d≤35，且a+b+c+d＝100，a、b、c、d为摩尔百分数。

8.根据权利要求1所述的3D金属骨架增强的非晶复合材料的压铸制备方法，其特征在于，步骤(4)至步骤(6)在真空压铸设备中完成；所述的真空压铸设备由密封仓(1)、感应熔杯(2)、料杆(3)、料筒(4)与模具(5)机构组成，其中感应熔杯(2)在密封仓(1)中，位于料筒(4)和料杆(3)的上方，料筒(4)和料杆(3)相互配合推动熔体进入模具(5)，模具(5)位于料筒(4)的最左侧，料筒(4)直接连接至模具(5)中的型腔，整个机构相互之间配合运作，可以实现从熔炼到填充再到凝固全程真空。