[发明专利]一种3D打印用SiCp/Al复合材料粉末的制备方法

说明书

一种3D打印用SiCp/Al复合材料粉末的制备方法，涉及一种3D打印用粉末的制备方法。为了解决现有的3D打印SiCp/Al复合材料原料的流动性差、以及SiC颗粒与铝粉之间润湿性差的问题。方法：采用机械加工方式制备SiCp/Al复合材料切屑，清洗、烘干、粉碎和分筛得到粉末，等离子体球化处理得到球形SiCp/Al复合材料粉末，进行筛分。本发明制备的SiCp/Al复合材料球形粉末的SiC粉和Al粉已经冶金结合，解决了SiC粉和Al粉之间的润湿问题。球化后的SiCp/Al复合材料切屑粉末保证了粉末较好的流动性。开发了一种SiCp/Al复合材料切屑的回收和再利用的新途径。

技术领域

本发明涉及一种3D打印用复合材料粉末的制备方法。

背景技术

3D打印技术作为一种新型快速成型技术，其独特的快速加热和冷却过程有利于成型材料显微组织的细化和性能的提高，SiCp/Al复合材料具有较高的比强度、比刚度和较低的热膨胀系数等优点，广泛应用于航空航天及汽车制造等工业领域。采用3D打印技术成型SiCp/Al复合材料具有明显的优势和广阔的应用前景。目前可用于3D打印Al基复合材料的增材制造技术主要有激光熔化沉积技术(LMD)和选区激光融化技术(SLM)。

虽然增材制造技术在近年来取得了长足的进步，尤其是对Ti基，Ni基等材料的研究，但对于SiCp/Al复合材料的3D打印尚未取得实质性突破，Al基材料较低的密度导致的较差的粉末流动性和SiC和Al之间的低润湿性是众多影响3D打印SiCp/Al复合材料性能的两大因素。

基于铺粉机制的3D打印技术成形加工时，对粉末颗粒的流动性和铺展性要求很高，而Al基材料较低的密度使得粉末流动性差，难以在基板上铺展均匀，造成成形时熔体容易飞溅，影响材料加工成型的精度。目前SiCp/Al复合材料增材制造的送粉方式通常为SiC颗粒与球形铝粉分别同时送粉或两者机械混合后送粉，而SiC颗粒一般为不规则形状，有尖角，粉末流动性差，难以满足3D打印要求，通过机械混合的SiC颗粒与球形铝粉虽然混合粉末的流动性和均一性能有所改善，但SiC颗粒与铝粉之间润湿性差，无冶金结合，易造成材料内部的孔隙。

发明内容

本发明为了解决现有的3D打印SiCp/Al复合材料存在原料的流动性差、以及SiC颗粒与铝粉之间润湿性差的问题，提出一种3D打印用SiCp/Al复合材料粉末的制备方法。

本发明3D打印用SiCp/Al复合材料粉末的制备方法按以下步骤进行：

一、复合材料切屑的制备

采用机械加工方式将SiCp/Al复合材料制备成复合材料切屑；

二、复合材料切屑清洗和烘干：

依次采用表面去污剂和酒精对步骤一所得复合材料切屑进行超声清洗以除去机械加工引入的切削油或切削液，超声清洗后进行烘干；

三、复合材料切屑的粉碎和分筛：

将步骤二所得的复合材料切屑粉碎，得到200-325目的SiCp/Al复合材料粉末；

四、等离子体球化处理：

将步骤三筛分所得的SiCp/Al复合材料粉末输送到等离子球化处理设备中进行球化处理，得到球形SiCp/Al复合材料粉末；

五、取粉和筛分：

球化处理后冷却至室温，在真空或保护气氛下取出球形SiCp/Al复合材料粉末，最后在保护气氛下利用筛分机对球形SiCp/Al复合材料粉末进行筛分，得到不同尺寸的球形SiCp/Al复合材料粉末，即完成。

本发明的有益效果为：