[发明专利]用于增材制造的铝基组合物及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种用于增材制造的铝基组合物及其制备方法和应用。所述铝基组合物，所述铝基组合物包括：铝合金，具有30μm的平均粒径；聚苯乙烯，包覆所述铝合金；以及二氧化硅，其中，所述铝合金、所述聚苯乙烯和所述二氧化硅的重量比为1:0.1‑0.3:0.3‑0.5。本发明的铝基组合物经SLM加工成的7050基材料较现有的7050铝合金材料的拉伸强度有了明显的提高，这是由于在使用SLM加工过程中，在7050基体中原位生成了SiC陶瓷材料，形成了陶瓷铝复合材料，且SiC在基体中具有良好的分散效果，对于现有的7050铝合金产生了明显的增强效果。

技术领域

本发明涉及一种铝基组合物及其制备方法和应用，具体涉及一种用于增材制造的铝基组合物及其制备方法和应用。

背景技术

7050属高强度可热处理合金，具有极高的强度及抗剥落腐蚀和抗应力腐蚀断裂的性能。常用于飞机结构件用于中厚板挤压件、自由锻打件与模锻件。该系铝合金被誉为铝合金中最优良的产品，强度高，其远胜于软钢。此合金具有良好的机械性能及阳极反应。主要用于航空航天、模具加工、机械设备、工装夹具等领域，特别用于飞机制造结构及其它要求强度高、抗腐蚀性能强的高应力结构体。

20世纪80年代以来，增材制造技术实现了两大突破：其一，实现增材制造的概念与计算机技术深度融合。其二，实现由早期的光敏树脂等非金属材料制造向金属材料制造的拓展。随着金属增材制造技术的快速发展，该技术已由最初的模型制造、原型制造，走向了航空航天、军工等领域，并成为推动我国国防工业进步的一大动力，而铝基金属材料有着密度小、强度大的优点，从而成为航空航天、军工等领域重点关注对象。

发明内容

为了提高更优秀性能的用于增材制造的金属材料，本发明提供一种用于增材制造的铝基组合物及其制备方法和应用。

本发明提供一种用于增材制造的铝基组合物，该铝基组合物包括铝合金，具有30μm的平均粒径；聚苯乙烯，包覆所述铝合金；以及二氧化硅，其中，铝合金、聚苯乙烯和二氧化硅的重量比为1:0.1-0.3:0.3-0.5。

根据本发明的实施例，二氧化硅的平均粒径范围可以在0.1μm-0.3μm之间。

根据本发明的实施例，铝合金可以为7050型号的铝合金。

根据本发明的实施例，铝基组合物还可以包括平均粒径在1μm-25μm范围内的另一铝合金。

根据本发明的实施例，另一铝合金与铝合金的重量比可以为1:0.4-0.5。

本发明提供一种制备用于增材制造的铝基组合物的方法，所述方法包括以下步骤：步骤（1）：将平均粒径为30μm的铝合金分散在其中水与乙醇的体积比为1:3的混合溶液中，以得到铝合金分散体；步骤（2）：向铝合金分散体中加入聚乙烯吡咯烷酮（PVP）、偶氮二异丁腈（AIBN）和苯乙烯，并在预定温度下反应预定时间，然后分离、真空干燥，从而得到聚苯乙烯包覆的铝合金粉体；以及步骤（3）：将聚苯乙烯包覆的铝合金粉体与二氧化硅混合，从而得到铝基组合物，其中，所述铝合金、所述聚苯乙烯和所述二氧化硅的重量比为1:0.1-0.3:0.3-0.5。

根据本发明的实施例，在步骤（1）中，将平均粒径为30μm的铝合金放置在丙酮中搅拌1h，在氮气气氛下以50℃干燥3h，然后将处理后的铝合金加入其中水与乙醇体积比为1:3的混合溶液中，从而得到铝合金分散体。

根据本发明的实施例，在步骤（2）中，向铝合金分散体中加入PVP、AIBN和苯乙烯，在氮气保护下搅拌1h，然后置于70℃水浴中搅拌反应8小时，在12000转/分下离心，随后置于在氮气气氛下50℃干燥24h，从而得到聚苯乙烯包覆的铝合金粉体。

本发明提供一种根据如上所述的铝基组合物在增材制造中的应用，其中，其中，使用选择性激光熔化方法进行增材制造，铝基组合物在基底上铺设厚度为30-50μm，增材制造过程在氩气气氛下，其中，激光的功率为250W，扫描速度为10mm/s，扫描间距为2mm。