[发明专利]一种用于SLM成形的复合金属发泡粉体材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种用于SLM成形的复合金属发泡粉体材料及其制备方法，是以各种可用于SLM成形制备多孔金属材料的金属粉末为基体材料，加入占金属粉末质量3～10%的磺酰肼类发泡剂和2～5%的混合无机盐发泡剂得到复合金属粉末，再将所述复合金属粉末以含有甲缩醛、正戊烷和异丁烷的可挥发性有机发泡剂溶液充分浸渍，干燥得到复合金属发泡粉体材料。本发明复合金属发泡粉体材料容易在高温下产生致密而均匀的气体，以其利用SLM成形技术可以制备出孔隙率大、孔隙分布均匀的多孔金属材料。

技术领域

本发明属于轻质材料制备技术领域，涉及一种金属发泡粉体材料，以及该金属发泡粉体材料的制备方法。本发明的金属发泡粉体材料用于利用选区激光熔化成形技术制备多孔金属材料。

背景技术

多孔金属材料由于其独特的结构，拥有质量轻、比强度高、吸能减震、吸声降噪、吸热隔热等优良特性，在汽车、航空、建筑等行业有着广泛的应用前景。

多孔金属材料主要包括无序的泡沫结构和有序的三维点阵结构。对于无序的泡沫结构，一般采用传统的发泡法进行加工。由于不能对发泡剂或充入的气体进行精确控制，导致该方法制备的多孔金属材料中气孔形状、大小、尺寸以及连通性均为随机分布，且局部结构不可控。由重复周期单元构成的三维点阵结构一般通过冲压成形法或熔模铸造法制备，冲压成形容易造成多孔金属的断裂、起皱，而熔模铸造法工序繁琐、费用较高，这都限制了多孔金属材料的种类和发展，不利于多孔金属材料的研究和应用。

因此，新的多孔金属材料加工工艺，以及针对多孔金属材料制备用粉末材料的掺杂及改性，就成为了目前研究的重点。

碳酸盐、碳酸氢盐、硫酸盐粉末都属于高温下容易分解的物质，而且在高温下可以以液态的形式共熔到金属粉末中。而有机溶剂在常温常压下呈液态，具有较大的挥发性，在溶解过程中，溶质与溶剂的性质均无改变。因此，基于这两种物质的特有属性，在制备多孔金属材料的原材料粉末改性方面引起了人们的广泛关注，可以使得制备多孔金属的原材料发泡量更多、发泡范围更广、发泡度更均匀。

选区激光熔化(SLM)成形是增材制造技术中应用较广，也是应用效果较好的金属直接成形工艺方法。其工作原理是在激光束的高能量作用下，将铺展在加工平台上的金属粉末完全熔化，经冷却凝固成形为二维模型，再通过不断移动加工平台并重复该加工过程，叠加制备出所需要的零件。

SLM成形特有的快速冷却凝固加工特点，使得其可以获得非平衡态过饱和固溶体及均匀细小的金相组织，成形零件致密度高，综合性能不亚于传统的冲压成形和熔模铸造等加工工艺，从而不必对成形件进行热等静压、渗透、烧结等后处理。此外，区别于传统的机械切削加工，SLM成形根本用不到任何刀具、模具，而是通过激光逐层扫描金属粉末即可成形设计零件。因此，采用SLM成形技术对改性复合金属粉末进行成形，可以在优化加工工艺条件的同时，使复杂结构的多孔金属材料构件的机械性能得到加强。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于SLM成形的复合金属发泡粉体材料，该复合金属发泡粉体材料容易在高温下产生致密而均匀的气体，以其利用SLM成形技术可以制备出孔隙率大、孔隙均匀的多孔金属材料。

提供一种所述用于SLM成形的复合金属发泡粉体材料的制备方法，是本发明的另一发明目的。

本发明所述的用于SLM成形的复合金属发泡粉体材料是以金属粉末为基体材料，加入占所述金属粉末质量3～10%的磺酰肼类发泡剂和2～5%的混合无机盐发泡剂得到复合金属粉末，再将所述复合金属粉末以可挥发性有机发泡剂溶液充分浸渍后，干燥得到的粉体材料。

其中，作为本发明基体材料的金属粉末，是各种可以进行SLM成形制备多孔金属材料，包括多孔铝合金、多孔钛合金、多孔镍合金或多孔不锈钢的金属粉末。

更具体地，所述金属粉末包括但不限于AlSi10Mg合金粉、Ti6Al4V合金粉、304L不锈钢粉、316L不锈钢粉、IN718合金粉、IN625合金粉等。