[发明专利]以钛或钛合金为骨架增强体的镁基复合材料及制备方法

权利要求书

1.一种以钛或钛合金为骨架增强体的镁基复合材料，其特征在于，所述镁基复合材料包括骨架增强体和镁基体；

所述骨架增强体为基于仿生结构设计的骨架，镁基体浸渗骨架增强体复合形成具有仿生结构的复合材料；所述仿生结构为仿鲍鱼壳珍珠层的砖-墙结构、仿紫石房蛤贝壳的交叉叠片结构或仿节肢动物外骨骼的螺旋编织结构；

所述骨架增强体为采用3D打印技术制备得到；

其中，镁基体为镁或镁合金，所述骨架增强体为钛或钛合金。

2.根据权利要求1所述的以钛或钛合金为骨架增强体的镁基复合材料，其特征在于，当所述仿生结构为砖-墙结构时，骨架增强体表现为六边形框架以堆砌方式分层错位堆叠形成的骨架。

3.根据权利要求2所述的以钛或钛合金为骨架增强体的镁基复合材料，其特征在于，所述六边形框架为正六边形框架，正六边形框架在同层密铺平面，分层错位使正六边形框架的其中三个顶点位于相邻层三个正六边形框架的中心、单数层的正六边形框架中心在同一直线上、双数层的正六边形框架中心在同一直线上。

4.根据权利要求1所述的以钛或钛合金为骨架增强体的镁基复合材料，其特征在于，当所述仿生结构为交叉叠片结构时，骨架增强体表现为短棒或薄片在同层呈锯齿状排列、在相邻层中交错排列形成的骨架。

5.根据权利要求4所述的以钛或钛合金为骨架增强体的镁基复合材料，其特征在于，短棒或薄片排列组成多排规则锯齿，同层为多排规则锯齿等距平行排列且齿尖在同一直线上，交错排列使齿尖与相邻层的齿仓底在同一直线上、单数层的齿尖在同一直线上、双数层的齿尖在同一直线上。

6.根据权利要求1所述的以钛或钛合金为骨架增强体的镁基复合材料，其特征在于，当所述仿生结构为螺旋编织结构时，骨架增强体表现为细棒或细丝分层堆叠形成的骨架，同层的细棒或细丝取向一致，相邻层之间的取向按固定方向旋转一定角度，形成周期性的螺旋结构。

7.根据权利要求6所述的以钛或钛合金为骨架增强体的镁基复合材料，其特征在于，细棒或细丝在同层等距平行排列，由下至上每层按照逆时针旋转7.5°。

8.根据权利要求1~7任一所述的以钛或钛合金为骨架增强体的镁基复合材料，其特征在于，以体积百分数计，骨架增强体含量为20%~70%，其余为镁基体；所述骨架增强体所采用的金属粉体的粒径为5~120μm；所述镁基复合材料密度的范围是1.9~4.2g/cm³，室温和高温300℃阻尼系数在0.01以上，拉伸强度为150~900MPa。

9.一种如权利要求1~8任一所述的以钛或钛合金为骨架增强体的镁基复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）设计具有仿生结构的骨架增强体，建立骨架增强体的三维模型，通过3D打印将金属粉体制备成具有仿生结构框架的骨架增强体；

2）在保护气氛下加热，使镁基体熔化并浸渗入骨架增强体中；

3）停止加热，待镁基体凝固并冷却后，得到所述镁基复合材料。

10.根据权利要求9所述的以钛或钛合金为骨架增强体的镁基复合材料的制备方法，其特征在于，镁基体浸渗骨架增强体的过程中，采用无压浸渗或真空浸渗；采用真空浸渗时，真空度为-0.005~-0.5MPa；步骤2）中，加热温度为650℃~1000℃；步骤3）中，停止加热后，以5℃/min的速率降温至室温。