CN106623897A - 3d打印氧化铝包覆复合材料及其制备方法 - Google Patents

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盛洪超
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邓斌
姜勇
梁廷禹
杨海峰
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Abstract

本发明公开了一种3D打印氧化铝包覆复合材料及其制备方法，该材料为氧化铝包覆铝合金粉体颗粒表面的合金粉末。制备方法为：将先制备好的3D打印用铝合金粉末进行煅烧处理，得到氧化铝表面包覆的3D打印用复合材料粉末。本发明提供一种可显著提高打印强度的材料，并提供一种操作简单、流程短的3D打印氧化铝包覆复合材料的制备方法。

Description

3D打印氧化铝包覆复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于3D打印技术领域，涉及一种3D打印材料的制备方法，尤其涉及一种3D打印氧化铝包覆复合材料及其制备方法。
背景技术
3D打印(3DP)目前发展很快的一种快速成型技术，金属3D打印在航空航天、汽车等领域中扮演者非常重要的角色，金属打印材料中，铝合金材料因其原料价格低、重量轻等具有不可替代的优势。由于粉末质量的好坏以及性能直接影响着打印成品的质量和各方面特性，纯铝粉本身的特性会导致其对激光有很强的反射性，这对打印过程会造成重大影响，如烧结不充分等等问题，一般采用掺杂合金元素的铝合金粉末仅进行金属3D打印，通常情况下，铝合金3D打印多采用的是AlSi10Mg，尽管如此，在成品打印结束后，依旧会有结合强度不够的问题。
发明内容
本发明要解决的技术问题在于，针对现有技术的缺陷，提供一种可显著提高打印强度的3D打印氧化铝包覆复合材料。
本发明进一步要解决的技术问题在于，提供一种操作简单、流程短的3D打印氧化铝包覆复合材料的制备方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种3D打印氧化铝包覆复合材料，所述材料为氧化铝包覆铝合金粉体颗粒表面的合金粉末。
一种3D打印氧化铝包覆复合材料的制备方法，将先制备好的3D打印用铝合金粉末进行煅烧处理，得到氧化铝表面包覆的3D打印用复合材料粉末。
所述的3D打印氧化铝包覆复合材料的制备方法中，优选包括以下步骤：
A、制备3D打印用铝合金粉末；
B、将制成的3D打印用铝合金粉末进行煅烧处理；控制煅烧温度为300～350℃，煅烧时间为1-2h；
C、重复所述步骤B中的煅烧处理1-3次，得到3D打印氧化铝包覆复合材料。
所述的3D打印氧化铝包覆复合材料的制备方法中，优选所述3D打印用铝合金粉末为AlSi10Mg。
所述的3D打印氧化铝包覆复合材料的制备方法中，优选所述3D打印用铝合金粉末粒径为15～53μm。
所述的3D打印氧化铝包覆复合材料的制备方法中，优选所述步骤A中，制备3D打印用铝合金粉末采用超声雾化或气雾化方法。
本发明通过气雾化方法制成的3D打印用铝合金粉末再进行煅烧处理，煅烧后粉体颗粒表面会生成一层氧化铝附着，得到氧化铝表面包覆的复合材料，从而略微提高3D打印用铝合金粉末的氧含量，这种复合材料用于金属3D打印时，可明显提高成品零件的强度。煅烧的次数越多，附着的氧化铝厚度越厚，相应制成的成品零件的强度也越强。
具体实施方式
为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，现详细说明本发明的具体实施方式。
一种3D打印氧化铝包覆复合材料的制备方法，将先制备好的3D打印用铝合金粉末进行煅烧处理，得到氧化铝包覆的3D打印用复合材料粉末。
所述的3D打印氧化铝包覆复合材料的制备方法，优选包括以下步骤：
A、制备3D打印用铝合金粉末；制备3D打印用铝合金粉末采用超声雾化
或气雾化方法，超声雾化或气雾化方法为现有技术，在此不再赘述。
B、将制成的3D打印用铝合金粉末进行煅烧处理；控制煅烧温度为300～350℃，煅烧时间为1-2h；
C、重复所述步骤B中的煅烧处理1-3次，得到3D打印氧化铝包覆复合材料。
所述的3D打印氧化铝包覆复合材料的制备方法中，优选所述3D打印用铝合金粉末为AlSi10Mg。
所述的3D打印氧化铝包覆复合材料的制备方法中，优选所述3D打印用铝合金粉末粒径为15～53μm。
一种3D打印氧化铝包覆复合材料，所述材料为氧化铝包覆铝合金粉体颗粒表面的合金粉末。
以下以具体实施例进行详细说明：
实施例1、一种3D打印氧化铝包覆复合材料，所述材料为氧化铝包覆铝合金粉体颗粒表面的合金粉末。该粉末采用以下制备方法：
A、采用气雾化方法制备3D打印用铝合金粉末,所述3D打印用铝合金粉末粒径为15～53μm；气雾化设备及其制备方法为现有技术，在此不再赘述；
B、将3D打印用铝合金粉末放入回转窑准备进行煅烧，控制煅烧温度为300℃，煅烧时间为1h；
C、重复所述步骤B，将煅烧一次后的3D打印用铝合金粉再煅烧一次，煅烧过的温度为300℃，煅烧时间为1h；得到3D打印氧化铝包覆复合材料。
检测：用氮氧分析仪测试氧含量；运用SLS选区激光烧结技术，将实施例1煅烧后粉末进行拉伸试棒打印，加工后按照GB/T 228-2010标准在室温条件下测定力学性能。
结果：步骤A制得的3D打印用铝合金粉末，氧含量：0.05％抗拉强度：304Mpa延伸率：12.1％；
步骤B第一次煅烧后的3D打印用铝合金粉末，氧含量：0.25％抗拉强度：335Mpa延伸率：12.7％；
步骤C第二次煅烧后的3D打印用铝合金粉末，氧含量为0.43％；按照GB/T 228-2010标准在室温条件下测定的力学性能为：抗拉强度398Mpa，延伸率13.1％。
实施例2、一种3D打印氧化铝包覆复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A、采用气雾化方法制备3D打印用铝合金粉末，所述3D打印用铝合金粉末粒径为20～53μm；气雾化设备及其制备方法为现有技术，在此不再赘述；
B、将3D打印用铝合金粉末放入回转窑准备进行煅烧，控制煅烧温度为325℃，煅烧时间为1.5h；
C、重复所述步骤B，将煅烧一次后的3D打印用铝合金粉再煅烧2次，煅烧过的温度为325℃，煅烧时间为1.5h；得到3D打印氧化铝包覆复合材料。
采用同实施例1相同的检测方法，检测结果：步骤A制得的3D打印用铝合金粉末，氧含量：0.02％抗拉强度：294Mpa延伸率：12.4％；
步骤B第一次煅烧后的3D打印用铝合金粉末，氧含量：0.20％抗拉强度：332Mpa延伸率：12.7％；
步骤C第二次煅烧后的3D打印用铝合金粉末，氧含量为0.52％；抗拉强度387Mpa，延伸率13.9％；
步骤C第三次煅烧后的3D打印用铝合金粉末，氧含量为0.78％；抗拉强度414Mpa，延伸率14.5％。
实施例3、一种3D打印氧化铝包覆复合材料的制备方法，包括以下步骤：
A、采用气雾化方法制备3D打印用铝合金粉末，所述3D打印用铝合金粉末粒径为20～50μm；气雾化设备及其制备方法为现有技术，在此不再赘述；
B、将3D打印用铝合金粉末放入回转窑准备进行煅烧，控制煅烧温度为350℃，煅烧时间为2h；
C、重复所述步骤B，将煅烧一次后的3D打印用铝合金粉再煅烧3次，煅烧过的温度为350℃，煅烧时间为2h；得到3D打印氧化铝包覆复合材料。
采用同实施例1相同的检测方法，检测结果：步骤A制得的3D打印用铝合金粉末，氧含量：0.05％抗拉强度：322Mpa延伸率：12.4％
步骤B第一次煅烧后的3D打印用铝合金粉末，氧含量：0.20％抗拉强度：351Mpa延伸率：12.7％；
步骤C第二次煅烧后的3D打印用铝合金粉末，氧含量为0.52％；抗拉强度386Mpa，延伸率13.9％。
步骤C第三次煅烧后的3D打印用铝合金粉末，氧含量为0.78％；抗拉强度420Mpa，延伸率14.5％。
步骤C第四次煅烧后的3D打印用铝合金粉末，氧含量为1.49％；抗拉强度441Mpa，延伸率15.1％。
由以上实施例1-3和未煅烧的步骤A的粉末对比，可以看出：通过煅烧，使得3D打印用铝合金粉末形成铝与氧化铝的复合产物，增加了氧含量，提高了3D打印用铝合金粉末的力学性能。

Claims (6)

1.一种3D打印氧化铝包覆复合材料，其特征在于，所述材料为氧化铝包覆铝合金粉体颗粒表面的合金粉末。
2.一种3D打印氧化铝包覆复合材料的制备方法，其特征在于，将先制备好的3D打印用铝合金粉末进行煅烧处理，得到氧化铝表面包覆的3D打印用复合材料粉末。
3.根据权利要求2所述的3D打印氧化铝包覆复合材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
A、制备3D打印用铝合金粉末；
B、将制成的3D打印用铝合金粉末进行煅烧处理；控制煅烧温度为300～350℃，煅烧时间为1-2h；
C、重复所述步骤B中的煅烧处理1-3次，得到3D打印氧化铝包覆复合材料。
4.根据权利要求2或3所述的3D打印氧化铝包覆复合材料的制备方法，其特征在于，所述3D打印用铝合金粉末为AlSi10Mg。
5.根据权利要求2或3所述的3D打印氧化铝包覆复合材料的制备方法，其特征在于，所述3D打印用铝合金粉末粒径为15～53μm。
6.根据权利要求3所述的3D打印氧化铝包覆复合材料的制备方法，其特征在于，所述步骤A中，制备3D打印用铝合金粉末采用超声雾化或气雾化方法。
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