[发明专利]基于丝粉混合沉积方法制备层状高强韧复合材料

权利要求书

1.一种层状高强韧复合材料，其特征在于，层状高强韧复合材料结构包括硬质材料和软质材料，硬质材料强度是软质材料的1.5～2倍，软质材料的塑性是硬质材料的3～5倍；层状高强韧复合材料中，第2n-1层为硬质材料，硬质材料内部设置软质材料均匀分布，软质材料占比为5％～10％；在第2n层为软质材料，软质材料连续分布。

2.根据权利要求1所述的层状高强韧复合材料，其特征在于，高强韧复合材料制备需要通过丝粉混合沉积，软质材料通过熔丝增材制造的方法进行沉积，硬质材料采用粉末喷涂，增材方法包括CMT增材、等离子弧增材或TIG增材。

3.根据权利要求1所述的层状高强韧复合材料，其特征在于，硬质材料内部存在的软质材料均匀分布需要采用镂空的覆盖模具，覆盖在构件表面进行喷涂过程中，镂空部分粉末得以沉积，在热源作用下形成硬质材料，未镂空部分无硬质粉末沉积，从而形成了硬质材料内部软质材料均匀分布；镂空形状的横截面包括长方形、五边形或六边形，镂空面积是占总面积的90％～95％。

4.根据权利要求2所述的层状高强韧复合材料，其特征在于，硬质材料所用的硬质粉末选择能够与丝材形成强化相或者能够达到固溶强化的效果的粉末，粉末粒径范围为40～80μm。

5.一种基于权利要求1-4任一项所述的制备高强层状韧复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

1)根据实际零件尺寸进行结构设计，并依照设计好的零件结构构建三维CAD实体模型，并沿着该模型成形方向进行切片分层；将上述片层导入计算机中，生成可实施的路径；

2)对基板打磨、清洗等前处理工作并装夹固定；

3)依照设定好的路径，进行单层沉积；

4)依上述步骤完成单层沉积完成以后，采用喷涂设备将制备好的悬浊液透过模具喷涂在构件表面，待构件冷却至设定温度，完成单层的喷涂；

5)重复步骤(3)(4)的过程，直至沉积完所有片层，完成所述构件的增材制造。

6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，悬浊液采用专门的喷涂装置例如喷枪、喷壶进行喷涂，喷涂厚度200-300μm；熔丝沉积的单层软质材料厚度为1～2mm；采用的悬浊液是由粉末和易挥发溶剂组成混合而成，常用的易挥发溶剂包括丙酮和酒精，悬浊液体积比为(1～5):100，配置完成后，需放置在超声处理设备中充分分散，避免沉底。

7.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，粉末喷涂于构件表面，需等待溶剂完全挥发后再进行下一层沉积过程。

8.根据权利要求5所示的方法，其特征在于，喷涂所需要的透过的模板需要形状需要进行设置，每次沉积过程中，模板需要依照模板中心旋转30°～90°；每个熔丝沉积层之间旋转90°。

9.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，沉积过程中，保护气流量设定范围应该在15L/min～25L/min。

10.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，沉积过程中，层间温度设定在100℃～200℃。