[发明专利]一种激光选区熔化成形高强铝基复合材料零件的方法

说明书

本发明提供了一种激光选区熔化成形高强铝基复合材料零件的方法，涉及增材制造技术领域，能够改善铝基复合材料微观组织中增强相的分布均匀性以及与基体的界面结合性，显著提高铝基复合材料零件的强度与弹性模量；该方法步骤包括：S1、配备用于激光选区熔化成形的复合材料的原材料；所述原材料为SiC颗粒与AlSi 10Mg粉末的混合粉末；S2、将要成形的零件数据导入3D打印软件中，并将要成形零件的二维截面数据导入激光选区熔化成形设备中；S3、按照预设的工艺参数和扫描策略进行激光选区熔化成形；S4、去除零件表面的浮粉，采用切割的方式将零件与基板分离并对零件进行喷砂处理。本发明提供的技术方案适用于增材制造的过程中。

技术领域

本发明涉及增材制造技术领域，尤其涉及一种激光选区熔化成形高强铝基复合材料零件的方法。

背景技术

铝基复合材料综合了基体铝合金和增强颗粒的优点，具有高比强度和比模量、耐磨、耐腐蚀等优异的物理化学性能，被广泛应用航空航天领域。铝基复合材料的传统制备工艺有原位合成法、粉末冶金法、熔体浸渗法、搅拌铸造法、喷射沉积法和超声法，由于增强颗粒与铝合金基体之间的物理、化学性能差异较大，采用传统工艺制备时铝合金基体不能有效润湿增强相，增强颗粒与铝合金基体的结合界面强度较差，造成铝基复合材料的整体力学性能较低，严重影响高强铝基复合材料的应用。尤其对于形状复杂的零件，传统制造工艺流程复杂，增强颗粒在基体内分布不均匀，微观组织均匀性差，加工精度难以保证，甚至成形失败。

使用激光选区熔化技术成形AlSi10Mg与SiC的混合粉末，通过优选的成形工艺参数和特殊扫描策略，在独特的工艺特性和最优的能量输入下，成形过程中的熔池具有良好的稳定性，SiC颗粒与熔融铝基体之间的原位反应充分，生成的Al4SiC4增强体在铝基体内分布均匀，显著提高铝基复合材料零件的强度和弹性模量，同时，由于激光选区熔化成形无需模具，显著缩短了生产周期。

中国发明专利CN111235417A公开了一种激光选区熔化成形的高性能铝基复合材料及其制备方法，该发明方法是通过球磨和激光选区熔化成形两个部分实现。通过球磨AlSi10Mg合金96-97％、亚微米SiC陶瓷颗粒2％、纳米TiC陶瓷颗粒1-2％获得原材料，该粉体设计能有效促进铝基复合材料在激光选区熔化成形过程中熔池的非均匀形核，细化晶粒，改善铝基复合材料的综合机械性能。但该发明通过球磨工艺获得原材料，显著破坏用于激光选区熔化成形时的粉末形态，不利于成形质量的提高。

中国发明专利CN10798 3957A公开了一种改进三氧化二铝增强铝基复合材料零件的成形方法，该方法通过对改进铝合金金属粉末预处理，随后与Al₂O₃陶瓷粉末混合，得到成形材料并进行激光选区熔化成形。该发明方法使用的增强体颗粒为Al₂O₃陶瓷，并将铝合金粉末与Al₂O₃陶瓷球磨，破坏粉末形态，破坏成形时的铺粉效果，降低成形质量。

以上的技术方案均有其不足之处。

因此，有必要研究一种新的激光选区熔化成形高强铝基复合材料零件的方法来应对现有技术的不足，以解决或减轻上述一个或多个问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种激光选区熔化成形高强铝基复合材料零件的方法，能够改善铝基复合材料微观组织中增强相的分布均匀性以及与基体的界面结合性，显著提高铝基复合材料零件的强度与弹性模量。

一方面，本发明提供一种激光选区熔化成形高强铝基复合材料零件的方法，其特征在于，所述方法的步骤包括：

S1、配备用于激光选区熔化成形的复合材料的原材料；所述原材料为SiC颗粒与AlSi10Mg粉末的混合粉末；

S2、将要成形的零件数据导入3D打印软件中，并将要成形零件的二维截面数据导入激光选区熔化成形设备中；添加完支撑并切片后，将得到的二维截面数据导入激光选区熔化成形设备中；