[发明专利]一种用于制备铝基复合材料的3D打印装置

说明书

一种用于制备铝基复合材料的3D打印装置及其打印方法，它涉及一种3D打印装置及打印方法。本发明为了解决3D打印成本高；由于铝合金具有很高的光反射特性能，增加了激光3D打印技术的难度；以及激光选区逐层打印时，增强颗粒的分布不均匀的问题。本发明其采用陶瓷颗粒和液态铝合金熔体作为快速成型材料，分别储存在两个储料罐中，通过调控螺旋杆的旋转速度控制粉末的流量，调整气体压力大小控制铝合金熔体的送进和停止及送进量的多少，陶瓷颗粒和液态铝合金熔体经过输料管、超声声极喷嘴输送到待打印处，液态铝合金熔体在超声作用下浸渗入陶瓷颗粒缝隙，再渗出与待打印表面接触并形成连接。本发明用于陶瓷颗粒增强的铝基复合材料的制备。

技术领域

本发明涉及一种陶瓷颗粒增强的铝基复合材料的制备技术，具体涉及一种用于制备铝基复合材料的3D打印装置, 用于制备陶瓷颗粒增强铝基复合材料。属于3D打印技术领域。

背景技术

具有高比刚度、低热膨胀和高导热等优异性能的陶瓷颗粒增强的铝基复合材料在航空、航天、汽车、电子等领域得到了广泛的应用。目前，铝基复合材料传统而又较为成熟的制备方法主要有粉末冶金法、压力铸造法、搅拌熔铸法、无压浸渗法和喷射沉积法。对于铝基复合材料制备的零部件，都是通过对以上方法制备的铝基复合材料坯件进行铣削、车削等加工方式来实现，加工刀具磨损严重，加工周期长，复杂结构件的应用严重受到高成本、低生产效率的限制。

3D打印技术又称增材制造技术，可通过逐层打印的方式来构造零件的技术，主要分为立体光固化成型技术、熔融层积成型技术、3D喷墨打印技术、选区激光烧结技术和分层实体制造技术等。

3D打印技术已经应用于铝基复合材料的制备，一种是先利用3D打印技术制备零件的多孔预制体，然后浸渗金属基体，凝固成形完成零件制造；另一种是先利用3D打印技术制备双相或多相体材料的预制体，然后通过高温烧结制造出零件；第三种是做好陶瓷、铝的混合粉体，先铺层再采用激光选区熔化增材技术进行烧结处理，制造成零件。

实用新型专利CN201721236057.7公开了金属玻璃复合材料超声辅助3D冷打印装置，该专利将金属玻璃颗粒和陶磁颗粒混合后在超声作用下促进粉末的混合并冷打印成预制体，最后通过高温烧结脱脂获得复合材料零件。

中国发明专利CN201910526195 .6公开了基于3D打印技术制备金属基复合材料坯料的方法，该专利将金属粉末和增强颗粒叠层状分布，每层进行激光扫描处理，制备出增强颗粒分布不同的铝基复合材料的坯料。

中国发明专利CN201510606543.2提出了铝、铝合金及铝基复合材料激光快速成形方法，该发明利用铝、铝合金及铝基复合材料对波长为700nm-900nm的激光的高吸收性，对粉状、丝状或带状原材料进行激光烧结。

中国发明专利CN20190594552.2公开了一种3D打印制备空心碳化硅增强铝基复合材料的方法，该发明将空心碳化硅粉与铝粉进行混合制得混合粉，通过激光热源进行逐层烧结制备复合材料。

中国发明专利CN201811082116 .9提出了3D打印用铝合金复合材料、3D打印制品及其制备方法，该专利在7系铝合金中引入TiB2与Si，明显提高激光吸收率，采用激光3D打印技术制备铝合金复合材料及制品。

综上所述，目前的3D打印技术存在以下不足：

（1）对于原材料的要求太高，大部分技术采用的原材料必须是金属粉末或者金属丝或者金属带，提高了3D打印成本。

（2）铝合金具有很高的光反射特性能，增加了激光3D打印技术的难度。

（3）激光选区逐层打印时，增强颗粒的分布不均匀。

发明内容