[发明专利]成型材料共混送进式铝基复合材料3D打印装置及打印方法

说明书

成型材料共混送进式铝基复合材料3D打印装置及打印方法，它涉及一种3D打印装置及打印方法。本发明为了解决金属粉表面氧化膜导致陶瓷与金属粉的润湿与结合较差；激光3D打印技术的难度大；以及激光选区逐层打印时，增强颗粒的分布不均匀的问题。本发明采用陶瓷颗粒和液态铝合金熔体的混合体作为成型材料，装在配有超声搅拌装置的储料罐中，混合体中的陶瓷颗粒在狼牙棒式的超声工具头的作用下均匀分布，通过推挤装置将混合体挤压到输送管中，调整螺旋杆的旋转速度控制混合体的送进和停止及送进量，混合体通过超声声极喷嘴送到待打印处，液态铝合金熔体在超声作用下与陶瓷颗粒润湿并结合并与待打印表面接触形成连接。本发明用于铝基复合材料打印。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷颗粒增强的铝基复合材料的制备技术，具体涉及一种陶瓷颗粒与金属共混送进式铝基复合材料超声辅助3D打印装置及打印方法,用于制备陶瓷颗粒增强铝基复合材料。属于3D打印技术领域。

背景技术

具有高比刚度、低热膨胀和高导热等优异性能的陶瓷颗粒增强的铝基复合材料在航空、航天、汽车、电子等领域得到了广泛的应用。目前，铝基复合材料传统而又较为成熟的的制备方法主要为粉末冶金法、压力铸造法、搅拌熔铸法、无压浸渗法和喷射沉积法。对于铝基复合材料制备的零部件，都是通过对以上方法制备的铝基复合材料坯件进行铣削、车削等加工方式来实现，加工刀具磨损严重，加工周期长，复杂结构件的应用严重受到高成本、低生产效率的限制。

3D打印技术又称增材制造技术，可通过逐层打印的方式来构造零件的技术，主要分为立体光固化成型技术、熔融层积成型技术、3D喷墨打印技术、选区激光烧结技术和分层实体制造技术等。

3D打印技术已经应用于铝基复合材料的制备，一种是先利用3D打印技术制备零件的多孔预制体，然后浸渗金属基体，凝固成形完成零件制造；另一种是先利用3D打印技术制备双相或多相体材料的预制体，然后通过高温烧结制造出零件；第三种是做好陶瓷、铝的混合粉体，先铺层再采用激光选区熔化增材技术进行烧结处理，制造成零件。

实用新型专利CN201721236057.7公开了金属玻璃复合材料超声辅助3D冷打印装置，该专利将金属玻璃颗粒和陶磁颗粒混合后在超声作用下促进粉末的混合并冷打印成预制体，最后通过高温烧结脱脂获得复合材料零件。

中国发明专利CN201910526195.6公开了基于3D打印技术制备金属基复合材料坯料的方法，该专利将金属粉末和增强颗粒叠层状分布，每层进行激光扫描处理，制备出增强颗粒分布不同的铝基复合材料的坯料。

中国发明专利CN201510606543.2提出了铝、铝合金及铝基复合材料激光快速成形方法，该发明利用铝、铝合金及铝基复合材料对波长为700nm-900nm的激光的高吸收性，对粉状、丝状或带状原材料进行激光烧结。

中国发明专利CN20190594552.2公开了一种3D打印制备空心碳化硅增强铝基复合材料的方法，该发明将空心碳化硅粉与铝粉进行混合制得混合粉，通过激光热源进行逐层烧结制备复合材料。

中国发明专利CN201811082116.9提出了3D打印用铝合金复合材料、3D打印制品及其制备方法，该专利在7系铝合金中引入TiB2与Si，明显提高激光吸收率，采用激光3D打印技术制备铝合金复合材料及制品。

目前技术存在的不足：

(1)已有3D打印技术是在室温下打印铝基复合材料坯料，金属粉表面氧化膜导致陶瓷与金属粉的润湿与结合较差；

(2)铝合金具有很高的光反射特性能，增加了激光3D打印技术的难度；

(3)激光选区逐层打印时，增强颗粒的分布不均匀。

发明内容