[发明专利]选区激光熔化技术制备高模量高强度镁基复合材料的方法

说明书

本发明提供了一种选区激光熔化技术制备高模量高强度镁基复合材料的方法，包含如下步骤：A、通过气雾化的方法制备出镁合金球形粉末；B、将镁合金球形粉末和增强相粉末进行物理预混；C、将预混好的混合粉末通过机械改性融合处理，使增强相粉末包覆于镁合金粉末表面；D、将步骤C处理后的粉末进行烘干处理；E、将烘干后的粉末进行选区激光熔化成型，得到高模量高强度镁基复合材料。本发明通过物理粉材包覆方法以及调控选区激光熔化的工艺参数(激光功率、扫描速度、扫描间距)和后续热处理的工艺来调控合金的力学性能，首次使用选区激光熔化工艺制备出高模量高强度镁基复合材料。

技术领域

本发明涉及有色金属合金制备的技术领域，具体为一种选区激光熔化技术制备高模量高强度镁基复合材料的方法。

背景技术

镁金属的密度只有1.8g/cm³，是最轻的金属结构材料。镁合金还具有高比强度、比刚度、减震性、可循环利用性，以及良好的导热导电性等，有利于工业加工成形，被称之为“21世纪绿色工程金属”。因此，作为优异性能的工程材料之一，广泛应用于军工武器、交通运输、电子通讯、医疗健康等领域。但是，镁合金的弹性模量较低，只有45GPa，随着新一代工程构件对刚度的要求越来越高，该缺点也极大地阻碍了其在工程领域中应用的进一步扩大。在合金成分不变的情况下，显微组织对模量的影响较小，晶粒大小对模量也无明显影响。多相合金的模量视第二相的体积分数和分布状态而定，大致可按两相混合物体积比例的加权平均值计算。对于其他合金的研究表明，具有高模量的第二相粒子可以提高合金的弹性模量。所以在选择了基体组元后，很难通过形成连续的固溶体的方法进一步实现弹性模量的大幅度提高，但是，如果合金中存在高熔点的第二相，则有可能大幅度提高弹性模量。因此，在镁合金基体中添加纳米增强相来制备镁基复合材料，可以有效地提高镁合金的弹性模量。

金属基复合材料相比传统金属材料来说具有优异的力学和物理性能，具有较大的材料设计自由度，逐渐成为国内外材料工作者研究的重点课题。继铝基复合材料后，镁基复合材料是又一具有竞争力的轻金属基复合材料，在航空航天、汽车、核工业及电子封装等领域具有很好的应用前景。

选区激光熔化(SLM)是目前应用最广泛的金属增材制造技术。SLM通过对金属粉床进行选择性局部熔化，层层熔覆堆积，直接一次成形获得性能良好的全致密金属零件，其产品性能超过铸造加工的零件。目前，常用于SLM技术的金属材料有：不锈钢、镍基合金和钛合金等。相较于传统的机械加工手段，SLM增材制造技术提供了极高的设计自由度与功能特性的优化、集成，能实现高复杂性构件的近净成形，以合理的价格生产小批量的产品，在较大范围内应用于航空航天、生物医疗等领域。随着航空航天行业的不断发展，对结构件的复杂程度与性能要求愈发严苛，飞行器结构件朝着轻质化、一体化的目标不断发展，同时保证高可靠性与长服役寿命。

目前，国内外针对SLM成型制造镁基复合材料的研究几乎没有报道。有望研发出高弹性模量的镁基复合材料，并为航空航天、汽车等领域镁合金部件提供理论支持。

发明人前期的专利文献CN110681869A中记载了一种选区激光熔化增材制造技术制备高强韧镁稀土合金的方法，但该方法制备的镁合金的弹性模量不佳。

发明内容

本发明的目的在于补全现有高模量高强度镁基复合材料的选区激光熔化制造技术制备领域的空白，提供一种选区激光熔化制造技术制备高模量高强度镁基复合材料的方法。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种选区激光熔化技术制备高模量高强度镁基复合材料的方法，所述方法包含如下步骤：

A、通过气雾化的方法制备出镁合金球形粉末；

B、将镁合金球形粉末和增强相粉末进行物理预混；

C、将预混好的混合粉末通过机械改性融合处理，使增强相粉末包覆于镁合金粉末表面；

D、将步骤C处理后的粉末进行烘干处理；