[发明专利]一种激光增材制造用铝基复合材料粉末及其制备方法

权利要求书

1.一种激光增材制造用铝基复合材料粉末，其特征在于，所述铝基复合材料粉末包括基体合金和分布在所述基体合金中的增强相；

所述基体合金包括如下质量分数的各元素组分：Mg 1％～8％；Zr 0.05％～3％、Sc0.05％～3％、Mn 0.05％～2％和Ti 0.01％～1％中的至少一种元素组分；Al为余量；

所述增强相为TiB₂颗粒。

2.根据权利要求1所述的激光增材制造用铝基复合材料粉末，其特征在于，所述基体合金包括如下质量分数的各元素组分：Mg 1％～8％，Zr 0.05％～3％，Sc 0.05％～3％，Mn0.05％～2％，Ti 0.01％～1％，Al为余量。

3.根据权利要求1或2所述的激光增材制造用铝基复合材料粉末，其特征在于，所述铝基复合材料粉末的中值粒径在3～180μm。

4.根据权利要求1或2所述的激光增材制造用铝基复合材料粉末，其特征在于，所述铝基复合材料粉末中存在均匀细小的等轴纳米晶，所述等轴纳米晶的晶粒尺寸为0.1～5μm。

5.根据权利要求1或2所述的激光增材制造用铝基复合材料粉末，其特征在于，所述TiB₂颗粒均匀分布在所述基体合金中，所述TiB₂颗粒的尺寸为5～1800nm；所述TiB₂颗粒的质量为铝基复合材料粉末质量的0.5％～10％。

6.一种根据权利要求1所述的激光增材制造用铝基复合材料粉末的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将纯铝加热，加入覆盖剂覆盖后升温得到熔体；

S2、将KBF₄、K₂TiF₆均匀混合，烘干后加入步骤S1得到的熔体中，机械搅拌，充分反应；

S3、待步骤S2中反应结束后，取出反应副产物，依次加入Al-Zr中间合金、Al-Sc中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金以及纯Mg，在熔体中加入精炼剂进行除气精炼，控制温度为650～850℃静置10～20min，得到Al-Mg合金复合材料熔体；

S4、将步骤S3中Al-Mg合金复合材料熔体进行气雾化，得到Al-Mg合金复合材料粉末；经筛选，得到合适尺寸的激光增材制造用铝基复合材料粉末。

7.根据权利要求6所述的激光增材制造用铝基复合材料粉末的制备方法，其特征在于，步骤S1中，所述覆盖剂为JZF-03型高温覆盖剂，升温至600～950℃；

步骤S2中，所述KBF₄、K₂TiF₆的质量比为1:0.5～1:2。

8.根据权利要求6所述的激光增材制造用铝基复合材料粉末的制备方法，其特征在于，步骤S3中，所述Al-Zr中间合金、Al-Sc中间合金、Al-Mn中间合金、Al-Ti中间合金以及纯Mg的加入量满足所得铝基复合材料粉末的基体合金包括如下质量分数的各元素组分：Mg 1％～8％；Zr 0.05％～3％、Sc 0.05％～3％、Mn 0.05％～2％和Ti 0.01％～1％中的至少一种元素组分；

所述精炼剂为JZJ型无害铝合金精炼剂。

9.根据权利要求6所述的激光增材制造用铝基复合材料粉末的制备方法，其特征在于，步骤S4中，所述气雾化条件包括：熔体温度为700～1200℃，气雾化温度为650～850℃，气雾化介质为Ar、He或者Ar、He的混合气，气雾化气压为0.5～10MPa。

10.一种用于权利要求6所述的激光增材制造用铝基复合材料粉末的气雾化装置，其特征在于，所述气雾化装置包括依次连接的坩埚、雾化器、雾化室和收集桶；所述坩埚内设置有搅拌棒，所述坩埚的出液口与雾化器的喷嘴连通；所述雾化器的喷嘴与雾化室的上部连通，所述雾化室的下部设置有除气管，所述除气管位于雾化室与收集桶连接处的上方；所述喷嘴的直径0.5～5mm。