[发明专利]原位内生陶瓷相协同增强铝基复合材料及其成形方法

权利要求书

1.一种原位内生微/纳跨尺度陶瓷相协同增强铝基复合材料的成形方法，所述复合材料为微米尺度Al₂O₃陶瓷相、纳米级TiB及TiN陶瓷相跨尺度的铝基复合材料，所述微米尺度Al₂O₃陶瓷相是通过铝热原位反应获得，所述纳米级TiB及TiN陶瓷相通过BN纳米管与Ti在高能激光束作用下原位反应生成；其特征在于，所述成形方法具体包括以下步骤：

1）将BN纳米管加入到浓硝酸水溶液中，在70～100℃下磁力搅拌分散2h后用去离子水清洗，并在80～100℃下干燥，获得均匀分散的BN纳米管；

2）将步骤1）中所述的均匀分散的BN纳米管、增材制造专用球形铝合金粉末及微米TiO₂粉末称量后装入陶瓷球磨罐中，并用无水乙醇作为球磨介质，采用200～350 rpm转速的无球湿式球磨工艺进行混合后并真空干燥，获得均匀混合的铝基复合材料成形粉末；所述增材制造专用球形铝合金粉末的球形度为80~95 %，粒径为15～70 μm；

3）将步骤2）中所述均匀混合的铝基复合材料成形粉末装入激光选区熔化增材制造装备的粉料仓中，对成形腔体进行抽真空至0.01～0.05 Pa，将高纯氩气通入成形密封腔体中，设定成形工艺参数，成形微米尺度Al₂O₃陶瓷相、纳米级TiB及TiN陶瓷相跨尺度协同增强铝基复合材料；

所述的成形工艺参数为：高能激光束输出功率为100~350 W，线扫描速度为1000~4000mm/s，复合材料粉床层厚为30~60 μm。

2.根据权利要求1所述的原位内生微/纳跨尺度陶瓷相协同增强铝基复合材料的成形方法，其特征在于，所述步骤2）中的增材制造专用球形铝合金粉末为Al-Si、Al-Cu、Al-Mn、Al-Mg合金的一种。

3.根据权利要求1所述的原位内生微/纳跨尺度陶瓷相协同增强铝基复合材料的成形方法，其特征在于，步骤2）中，所述微米TiO₂粉末粒径为1～20 μm。

4.根据权利要求1所述的原位内生微/纳跨尺度陶瓷相协同增强铝基复合材料的成形方法，其特征在于，步骤2）中，所述BN纳米管纯度为90～99 %，直径为5～100 nm。

5.根据权利要求1所述的原位内生微/纳跨尺度陶瓷相协同增强铝基复合材料的成形方法，其特征在于，步骤2）中，所述BN纳米管、增材制造专用球形铝合金粉末及微米TiO₂粉末的质量比为1:500:10～1:1500:100。

6.根据权利要求1所述的原位内生微/纳跨尺度陶瓷相协同增强铝基复合材料的成形方法，其特征在于，步骤3）中，所述高纯氩气流量为40～200 cm³/min。