[发明专利]一种3D打印陶瓷与纤维复合增强铝基材料的制备方法

权利要求书

1.一种3D打印陶瓷与纤维复合增强铝基材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、水基浆料的制备：将Al粉、Al₂O₃粉、长度为1~3mm的碳纤维和分散剂混合，其中Al粉的重量百分比为20 wt.%~30wt.%，Al₂O₃粉的重量百分比为40 wt.%~60 wt.%，碳纤维的重量百分比为0.1wt.%~0.5wt.%，分散剂的重量百分比为19.9~29.5wt.%，混合后将混合物采用转速为100r/min的行星式球磨机球磨6~8h，球磨后的粉料与20ml粘结剂，在60~80℃的温度下一起溶于50ml去离子水中，充分搅拌制成水基浆料；

步骤二、3D打印：根据要打印材料的形状和参数运用建模软件建立填充率为50~80%的实体模型,导出STL文件后通过切片软件进行切片，生成针筒沿轴的移动路线及挤压速度；将配置好的水基浆料放入挤压式打印注射筒内，除去筒内气泡之后，通过内径为0.6mm的不锈钢针头根据移动路线及挤压速度进行打印；采用直写式3D打印法，每一层的打印路径相同，互相平行，相邻层之间的打印路径相互垂直；在3D打印过程中通过剪切诱导，使碳纤维排布方向与打印路径方向相同，不同打印层之间碳纤维排布路径不同；

步骤三、干燥：将3D打印完成的坯体进行干燥；

步骤四、铝基复合材料的高温烧结成型：把干燥后的3D打印坯体放入中频炉线圈中加热，整个制备过程采用红外测温装置测温，在纯度为99.9%的Ar气氛中进行烧结，先升温至350℃，并在350℃中保温30min使粘结剂与分散剂顺利排出，随后升温至1000℃保温10min，充分熔化Al粉，然后继续升温至1200~1400℃，保温2~3h，最后关闭中频炉，使样件自然冷却，得到铝基复合材料。

2.根据权利要求1所述的一种3D打印陶瓷与纤维复合增强铝基材料的制备方法，其特征在于：步骤一中Al粉的粒径为30μm，纯度99.5%；Al₂O₃粉的粒径为10μm，纯度99.9%；分散剂为羧甲基纤维素钠，粘结剂为聚乙烯醇，粘结剂浓度为200 mg/mL ~300 mg/mL。

3.根据权利要求1所述的一种3D打印陶瓷与纤维复合增强铝基材料的制备方法，其特征在于：步骤二中建模软件为Solid Works，切片软件为Slic3r software39。

4.根据权利要求1所述的一种3D打印陶瓷与纤维复合增强铝基材料的制备方法，其特征在于：步骤三中将3D打印完成的坯体置于通风干燥处干燥至少12小时。