[发明专利]一种铝基碳化硅颗粒增强复合材料及其构件的成型装置及方法

权利要求书

1.一种铝基碳化硅颗粒增强复合材料及其构件的成型装置，包括激光系统、铺粉系统、惰性气氛系统和控制系统；其特征在于，所述成型装置还包括封闭的工作腔（14），工作腔（14）内设有成形缸（1），成形缸（1）的上方设有向成形缸（1）发射激光的激光系统，所述激光系统包括激光器（6）、扫描振镜（7）和振镜控制卡（8）；所述成形缸（1）一侧设有送粉缸（2），另一侧设有粉末回收缸（3），所述成形缸（1）、送粉缸（2）和粉末回收缸（3）的上表面位于同一水平面；所述送粉缸（2）上表面设有铺粉系统，所述铺粉系统包括铺粉辊筒（9）和驱动铺粉辊筒（9）在送粉缸（2）、成型缸（1）及粉末回收缸（3）上表面往复运动的辊筒驱动装置（10）；所述成形缸（1）和送粉缸（2）下侧均设有驱动缸体底板相对于缸体上下往复运动的缸体驱动装置（4）；所述工作腔（14）一侧与惰性气氛系统连通，工作腔（14）另一侧与真空泵（13）连通；所述控制系统包括计算机（11），该计算机（11）分别通过数据线与振镜控制卡（8）、辊筒驱动装置（10）和缸体驱动装置（4）连接。

2.如权利要求1所述的成型装置，其特征在于，所述激光器（6）为光纤激光器，激光器（6）的激光输出功率为200W～400W。

3.如权利要求1所述的成型装置，其特征在于，所述扫描振镜（7）的扫描角度范围为±20°。

4.如权利要求1所述的成型装置，其特征在于，所述成形缸（1）下侧的缸体驱动装置（4）通过丝杆（5）与成形缸（1）底板连接；所述送粉缸（2）下侧的缸体驱动装置（4）通过丝杆（5）与送粉缸（2）底板连接。

5.如权利要求1所述的成型装置，其特征在于，所述惰性气氛系统为氩气瓶（12）。

6.基于权利要求1至5任一项所述成型装置的制造铝基碳化硅颗粒增强复合材料及其构件的方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

（1）将铝合金粉末和碳化硅粉末混合均匀；

（2）将混合后的粉末装入成型装置送粉缸中；

（3）将铝基碳化硅颗粒增强复合材料或其构件的三维数字模型输入到成型装置的控制系统；

（4）用成型装置控制系统控制激光系统、铺粉系统、送粉缸和成型缸底板按照输入的三维数字模型，采用逐层铺粉，逐层激光烧结叠加的方式完成铝基碳化硅颗粒增强复合材料或其构件的成型制造；逐层铺粉时单层厚度为0.02mm～0.10mm，激光烧结叠加式激光扫描速度为100mm/s～1000mm/s；

（5）从成型装置中取出成型产品，清除表面多余粉末；

其中，步骤（1）所述铝合金粉末为球状粉末，粉末粒径分布范围为0.02mm～0.10mm；所述碳化硅粉末的等效粒径小于0.05mm；所述混合粉末中，碳化硅粉末体积分数为10%～70%，其余为铝合金粉末。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，步骤（3）所述三维数字模型格式为STL格式。