[发明专利]一种3D打印铜铝复合材料及其制备方法在审

专利信息
申请号: 202110144461.6 申请日: 2021-02-02
公开(公告)号: CN112958785A 公开(公告)日: 2021-06-15
发明(设计)人: 陈志茹;计霞;汪承杰;高桦;周耀;刘慧渊;沈于蓝;肖静宇;许停停 申请(专利权)人: 飞而康快速制造科技有限责任公司
主分类号: B22F10/28 分类号: B22F10/28;B22F10/64;B33Y10/00;B33Y80/00;B33Y70/00;B33Y40/20;C21D1/26;C22F1/08;C22C9/00;C22C9/01
代理公司: 北京品源专利代理有限公司 11332 代理人: 巩克栋
地址: 214005 江苏*** 国省代码: 江苏;32
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摘要:
搜索关键词: 一种 打印 复合材料 及其 制备 方法
【说明书】:

发明提供了一种3D打印铜铝复合材料及其制备方法,所述制备方法包括:将含铜粉末置于3D打印设备内,铺粉后进行激光选区熔化成形,层层加工得到含铜基体部分;将含铜基体部分的加工面上铺设含铝粉末,再次进行激光选区熔化成形,加工所得成形件进行退火处理,得到3D打印铜铝复合材料。本发明通过采用激光选区熔化的方法在含铜组件基础上复合含铝组件,以形成铜铝复合材料,既能充分利用铜、铝金属的特性,同时避免传统复合界面处脆性相的生成,提高复合材料的性能,使所得复合材料具有质量轻、强度高、结构致密以及导电、导热性能优异的特点;所述方法操作简便,控制精度高,尤其适合复杂结构件的制备,能耗及成本较低。

技术领域

本发明属于金属材料技术领域,涉及一种3D打印铜铝复合材料及其制备方法。

背景技术

铜作为一种应用广泛的金属元素,其合金因具有良好的导热性、导电性,较强的耐腐蚀性以及良好的加工性能,在电子电气工业中常被用来制作电机、变压器、电子元器件,在轻工业生产中主要用作热交换器、散热器等。铝作为另一种应用广泛的金属元素,铝合金具有较低的密度、较高的强度和耐腐蚀性等一系列优良特性,在军工、航空航天、汽车、机械制造等领域已经被广泛的应用且具有很好的发展前景;且铝资源较丰富,在成本方面有很大的优势,因此在能满足使用性能要求的前提下,以铝代铜成为导电、导热元器件的发展趋势。

由于铝合金在导电、导热性能上仍次于铜合金,因而常规的以铝代铜并非由铝完全替代铜,而是在铜部件的一部分用铝来代替,其连接方法有机械螺钉连接、焊接方法连接、熔铸方法连接等,其中,采用螺钉连接,方便拆装,但是机械连接会降低导电、导热性能,接头处存在缝隙容易形成腐蚀环境;焊接方法和熔铸方法均可达到冶金结合,但容易在界面处形成CuAl、Al2Cu等脆性共晶相,会降低界面的结合强度,影响导电、导热性能。

鉴于常用金属及合金材料强度较大,不易变形,对于形状复杂的金属结构件往往难以加工,3D打印技术应运而生,该技术具有尺寸精度高、表面质量好、成形件性能优异等优点,其成型过程是由粉末或丝材层层堆积而成,对产品的形状几乎没有限制,可直接成型网格、空腔等复杂结构,因此常被用于制造形状复杂、难加工的零件,在众多领域应用广泛。

CN 109261958A公开了一种表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法,该方法首先采用3D打印法制备多孔钛骨架或多孔钛合金骨架,然后将多孔钛骨架或多孔钛合金骨架腐蚀后进行清洗和干燥,再完全包埋于金属包套内的超细钽粉中,经真空封口后进行低温扩散烧结,最后取出后清除粉末,得到表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料。该方法只是骨架材料采用3D打印进行制备,包覆层的制备受骨架的结构影响较大,对于复杂结构难以形成均匀包覆层。

CN 111411254A公开了一种钨增强铜复合材料及其制备方法,该复合材料按照体积分数,铜粉不少于50%,其余为钨粉;该制备方法包括:先采用激光选区熔化设备由钨粉预制多孔钨骨架,再将多孔钨骨架酸洗、电镀,得到镀铜多孔钨骨架;将铜粉压制成块体待熔渗纯铜压坯,再将铜压坯置于镀铜多孔钨骨架上方,共同置于模具腔体中进行高温烧结,取出后除掉表面浮铜,即得所需钨增强铜复合材料;该方法仍是采用激光选区熔化法制备多孔骨架结构,另一组分则是融化后进入骨架内部,并非继续采用3D打印法制备,并不涉及两种材料的宏观组合并由此制备复合材料。

综上所述,对于复合结构材料的制备,还需要根据不同材料的特性和结构特点,选择合适的组合方式及制备方法,以满足材料的性能要求,同时降低原料及工艺成本。

发明内容

针对现有技术存在的问题,本发明的目的在于提供一种3D打印铜铝复合材料及其制备方法,通过采用激光选区熔化的方法在含铜组件基础上复合含铝组件,以形成铜铝复合材料,充分利用铜、铝金属的特性,同时避免传统复合界面处脆性相的生成,提高复合材料的性能,使所得复合材料具有质量轻、强度高、结构致密以及耐腐蚀性强的优点,可适用领域更广。

为达此目的,本发明采用以下技术方案:

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