[发明专利]一种轻质高刚度三维网络结构镁基复合材料及其制备方法

权利要求书

1.一种轻质高刚度三维网络结构镁基复合材料，其特征在于，所述的复合材料由陶瓷增强体骨架和镁基体组成；所述的陶瓷增强体骨架的体积百分含量为10％～80％，其余为镁基体；具有独立拓扑结构的陶瓷增强体骨架和镁基体在三维空间穿插互补结合，构成具有三维互穿网络结构的复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种轻质高刚度三维网络结构镁基复合材料，其特征在于，所述的陶瓷增强体骨架的材料为Al₂O₃或SiC或AlN。

3.根据权利要求1所述的一种轻质高刚度三维网络结构镁基复合材料，其特征在于，所述的陶瓷增强体骨架包括以下任意一项或两项：

(i)所述的陶瓷增强体骨架的孔隙率为20％～90％；

(ii)所述的陶瓷增强体骨架的孔径为1～5mm。

4.根据权利要求1所述的一种轻质高刚度三维网络结构镁基复合材料，其特征在于，所述的镁基体为镁或镁合金。

5.根据权利要求1所述的一种轻质高刚度三维网络结构镁基复合材料，其特征在于，所述的复合材料的弹性模量可高达104～166GPa，抗压强度为307～680MPa，密度为2.10～2.94g/cm³。

6.一种如权利要求1所述的轻质高刚度三维网络结构镁基复合材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1：设计具有网络拓扑结构的陶瓷增强体骨架，建立骨架的三维模型，将该三维模型导入到陶瓷3D打印机中，3D打印得到陶瓷增强体骨架；

S2：将步骤S1得到的陶瓷增强体骨架进行烧结；

S3：将步骤S2得到的烧结后的陶瓷增强体骨架置于无水乙醇中进行超声处理，然后预热，放至所需形状的预热好的模具中，随后浇注一定温度的镁或镁合金金属液，对模腔中的金属液进行加压直至其凝固；

S4：待金属液凝固并冷却至室温后，从模具中取出，得到所述的轻质高刚度三维网络结构镁基复合材料。

7.根据权利要求6所述的一种轻质高刚度三维网络结构镁基复合材料，其特征在于，步骤S2中所述的烧结分为两个阶段：

S21：设置烧结温度为200～850℃，升温速率为1～5℃/min，保温1-8h；

S22：设置烧结温度为850～1800℃，升温速率为5～10℃/min，保温1-5h。

8.根据权利要求6所述的一种轻质高刚度三维网络结构镁基复合材料，其特征在于，步骤S3中所述的超声处理为在无水乙醇中超声处理15-30min。

9.根据权利要求6所述的一种轻质高刚度三维网络结构镁基复合材料，其特征在于，步骤S3中骨架预热温度为200～700℃，所述的模具预热温度为100～300℃。

10.根据权利要求6所述的一种轻质高刚度三维网络结构镁基复合材料，其特征在于，步骤S3中金属液浇铸温度为670～750℃，所述的加压压力为20～150MPa，并保持压力3～15min。