[发明专利]一种金属基复合材料粉末的三维印刷快速成型方法

说明书

本发明公开了一种金属基复合材料粉末的三维印刷快速成型方法，包括以下步骤：A、配制用于三维打印的打印粉末；B、采用两次铺粉的方法进行铺粉；C、在刚才铺好的粉末上，通过逐行扫描的方式，按需喷射出相配的粘接剂；D、打印层完成铺粉、喷胶后，采用UV灯扫描照射进行初步固化，初步固化后进一步固化；E、将固化的试样放入到马沸炉中进行高温处理，本发明成型速度快，一般具有多个喷嘴，喷射粘结剂的速度要比熔融烧结法单点逐线扫描快速得多，完成一个原型制件的成型时间短，成型过程无毒无污染，成型过程中无大量热产生，环境友好。

技术领域

本发明涉及三维印刷快速成型技术领域，具体为一种金属基复合材料粉末的三维印刷快速成型方法。

背景技术

纯金属具有良好的延展性，但屈服强度较低；氧化物、碳化物、氮化物等硬质陶瓷(如Al2O3，SiC，BN)具有高强度，但延展性极差。将这两种材料结合在一起形成的颗粒增强金属基复合材料具备高屈服强度和较好的延展性。从20世纪60年代以来，已在先进战机、汽车工业、航空航天、核能和船舶工业中都得到了广泛应用，并且应用范围还在进一步扩大。目前，已经发展出铝基、镁基、钛基、铜基等系列金属基复合材料。金属基复合材料零件的传统加工方式一般需要锻造、浇注，车、铣、刨、磨、钳等多种机械加工设备，这无形之中增加了企业的生产成本，而且还具有加工步骤多、耗时长、对操作人员要求高、对环境不友好等缺点。最为重要的是，由于传统机床加工的先天不足，人们至今仍然无法快速制造出，例如像螺旋桨扇叶、汽车发动机缸体等形状结构复杂精度等级要求高的金属复合材料零件。3D打印技术是通过CAD设计数据采用材料逐层累加的方法制造实体零件的技术，相对于传统的材料去除加工技术，是一种“自下而上”的材料累加的制造方法。依据计算机上构成的工件三维设计模型，对其进行分层切片，得到各层截面的二维轮廓信息，3D打印设备的成型头按照这些轮廓信息在控制系统的控制下，选择性地固化或切割一层层的成型材料，形成各个截面轮廓，并逐步顺序叠加成三维工件。3D打印技术不需要传统的刀具、夹具及多道加工工序，利用三维设计数据在一台设备上可快速而精确地制造出任意复杂形状的零件，从而实现“自由制造”，解决许多过去难以制造的复杂结构零件的成型，并大大减少了加工工序，产品无需组装，缩短了加工周期。而且越是复杂结构的产品，其制造的速度作用越显著。3D打印技术使技能门槛降低，大幅降低材料耗损、满足多材料无限组合。

当前，已有多种基于粉末材料的3D打印工艺出现。这些3D打印工艺可根据其成型方式分为两大类：第一类，熔融烧结法，粉末态材料先铺展在沉积区域，再逐点逐行烧结或熔化，熔化金属的方法主要是利用激光、电子束和电弧等高能量密度的加工手段，这类工艺以选择性激光烧结为代表。第二类，粘接剂粘结法，使用粘合剂粘结粉末形成立体模型，然后通过烧结去除粘合剂，仅保留成型材料部件，这类工艺以三维印刷快速成型技术(3DP)为代表。颗粒增强金属基复合材料粉末的成型工艺基本上都集中在第一类烧结法。用粘结法加工金属基复合材料零件少有研究。

发明内容

本发明的目的在于提供一种金属基复合材料粉末的三维印刷快速成型方法，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种金属基复合材料粉末的三维印刷快速成型方法,包括以下步骤：

A、配制用于三维打印的打印粉末；

B、采用两次铺粉的方法进行铺粉；

C、在刚才铺好的粉末上，通过逐行扫描的方式，按需喷射出相配的粘接剂；

D、打印层完成铺粉、喷胶后，采用UV灯扫描照射进行初步固化，初步固化后进一步固化；

E、将固化的试样放入到马沸炉中进行高温处理。

优选的，根据步骤A三维打印的打印粉末中包含AlSi10Mg粉末80μm74vol.％，SiC粉末5μm 26vol.％，将两种粉末初步混合以后，采用高能球磨机进行球磨。