CN109759578A - 两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3d打印用铝基复合粉末及其制备方法与应用 - Google Patents

两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3d打印用铝基复合粉末及其制备方法与应用 Download PDF

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Abstract

本发明公开了两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末及其制备方法与应用。该粉末包含铝合金粉末、纳米陶瓷颗粒TiB2和超细陶瓷颗粒SiC。所述制备方法包括以下步骤:气雾化制备铝合金粉末;高能球磨制备纳米TiB2颗粒、超细SiC颗粒;均匀混合、低能球磨得到所述两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末。本发明通过球磨工艺,制备出球形度良好、陶瓷颗粒分布较均匀的铝基复合粉末,应用于3D打印领域,能促进3D打印过程中熔池的非均匀形核,改变熔体凝固方式,细化了晶粒,提高SLM成形铝基复合材料的强度和硬度,保持材料较好的塑性,得到综合力学性能优良的SLM成形铝基复合材料。

Description

两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末及其制 备方法与应用
技术领域
本发明属于金属3D打印及粉末冶金技术领域,具体涉及两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用用铝基复合粉末及其制备方法与应用。
背景技术
作为典型的颗粒增强金属基复合材料,颗粒增强铝基复合材料兼备铝合金与陶瓷的优良特性,具有质量轻、高比强、高比模、热膨胀系数低、尺寸稳定性高,且耐高温、抗疲劳磨损等一系列优点。目前,铝基复合材料的制备方法包括粉末冶金法、搅拌铸造法、喷射共沉积法、液态金属浸透法等。但传统制造方法存在加工的工艺过程复杂,成形过程中润湿性不好、易产生脆性相等缺点,制约了铝基复合材料的进一步发展及应用。
激光选区熔化成形(SLM)能直接获得致密度高、具有较高尺寸精度和良好冶金结合的零件,实现结构复杂金属零件的近净成形。且激光选区熔化成形是一个高度非平衡动态冶金过程,其加工成形温度很高,较高的温度有利于提高陶瓷与金属之间的润湿性,同时可有效避免成形过程中脆性相的产生,促进稳定相的产生,制备出性能优良的铝基复合材料。但采用传统的高能球磨工艺制备出的3D打印用铝基复合粉末,球形度较低,流动性较差,不利于激光选区熔化成形(SLM)过程中铺粉或送粉的顺利进行,最终影响成形件的成形质量。
目前,国内外报道的3D打印用铝基复合粉末均为单一陶瓷颗粒修饰的铝基复合粉末,而两种超细陶瓷颗粒混杂修饰的3D打印用铝基复合粉末未见报道。
发明内容
为了克服现有技术的不足,本发明的目的是提供两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末及其制备方法。
本发明的目的通过如下技术方案实现。
本发明要解决的技术问题在于,针对现有的激光选区熔化成形设备工艺特点以及铸造铝合金材料特性,提供一种改性3D打印用铝合金粉末的制备方法,尤其是两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末的制备方法。本发明改善传统的高能球磨工艺,通过低能球磨工艺,实现两种超细陶瓷颗粒在微米铝合金球形粉末表面的可靠组装修饰,制备出了球形度良好、陶瓷颗粒分布较均匀的3D打印用铝基复合粉末。在本发明中,若球磨转速小于200r/min,则是低能球磨;若球磨转速不小于200r/min,则是高能球磨。
TiB2陶瓷颗粒促进微熔池的非均匀形核,有利于形成细小的等轴晶,对基体起细晶强化和弥散强化的作用。同时,SiC陶瓷颗粒对基体起弥散强化的作用。超细陶瓷颗粒可提高铝基复合材料的强度和硬度,同时保持材料较好的塑性,最终获得综合力学性能优良的3D打印铝基复合材料,此材料适用于金属3D打印中的激光选区熔化成形(SLM)。
本发明进一步要解决的技术问题在于,提供一种制备工艺简单、复合粉末球形度高、两种超细陶瓷颗粒分布较均匀、晶粒细化效果显著的3D打印用铝基复合粉末及其制备方法。
本发明提供的两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末,包含以下质量分数的材料:
铝合金粉末95%-97%;
纳米TiB2陶瓷颗粒2%;
超细SiC陶瓷颗粒1%-3%。
进一步地,所述铝合金粉末颗粒为球形,粒径为15-53μm,含氧量<500ppm。
进一步地,所述纳米TiB2陶瓷颗粒为不规则形,粒径为20-100nm,平均粒径为50nm。
进一步地,超细SiC陶瓷颗粒为不规则形,粒径为300-500nm。
进一步地,所述的两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末,粒径为15-50μm,含氧量<1000ppm。
进一步地,所述铝合金粉末属于Al-Si合金粉末,包括AlSi10Mg、AlSi12和AlSi7Mg合金粉末。
本发明提供的一种制备所述两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末的方法,包括以下步骤:
A、气雾化法制备铝合金粉末,得到粒径为15-53μm、含氧量<500ppm的铝合金粉末;
B、高能球磨法制备超细陶瓷颗粒,得到粒径为20-100nm、平均粒径50nm的不规则形状纳米TiB2颗粒和粒径300-500nm的不规则形状超细SiC颗粒;
C、称取铝合金粉、两种超细陶瓷颗粒,其质量分数为铝合金粉95%-97%、纳米TiB2陶瓷颗粒2%和超细SiC陶瓷颗粒1%-3%。
D、将两种超细陶瓷颗粒与铝合金粉末均匀混合,通过低能球磨工艺球磨3h后得到所述两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末。
进一步地,步骤A中所述气雾化法制备铝合金粉末,包括如下子步骤:
A1、在氮气保护下在200-250℃熔炼0.5-1h铝锭,得到液态的铝合金;
A2、以氮气为雾化气体,在1.0-1.5Mpa雾化液态的铝合金,得到所述铝合金粉末。
进一步地,步骤B中所述高能球磨法制备超细陶瓷颗粒,包括如下步骤:
B1、在氩气保护下将微米级陶瓷粉末装入球磨罐;
B2、抽真空,通入氩气,以无水乙醇作为助磨剂,球磨过程为湿磨,球料比为8:1-12:1,球磨转速为200-500r/min,高能球磨不小于8h,交替旋转,每球磨30min停转冷却10min,在60-120℃下真空干燥不小于2h,制得所述纳米TiB2颗粒和所述超细SiC颗粒。
进一步地,步骤D中所述球磨包括如下步骤:
D1、在氩气保护下将均匀混合后的铝合金粉末和两种超细陶瓷颗粒装入球磨罐;
D2、抽真空,通入氩气,球料比为4:1-8:1,球磨转速为110-160r/min,低能球磨2-6h,交替旋转,每球磨30min停转冷却10min,球磨过程为干磨,制得两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末。
进一步地,所述3D打印用铝基复合粉末可应用于金属3D打印领域。纳米TiB2陶瓷颗粒可促进3D打印过程中熔池的非均匀形核,改变熔体凝固方式,显著细化晶粒,对基体起细晶强化和弥散强化的作用;超细SiC陶瓷颗粒对基体起弥散强化的作用,提高成形材料的强度和硬度。
为了进一步提高颗粒增强铝基复合材料的综合力学性能,同时开发出满足SLM工艺要求的铝基复合粉末,本发明提出以纳米TiB2陶瓷颗粒和超细SiC陶瓷颗粒作为增强颗粒,采用低能球磨工艺制备出的3D打印用铝基复合粉末,球形度和流动性均较好,该铝基复合粉末能满足SLM工艺要求,有助于激光选区熔化成形(SLM)过程中铺粉和送粉的顺利进行。最终可采用SLM制备综合力学性能良好的两种超细陶瓷颗粒混杂增强的铝基复合材料。
与现有技术相比,本发明具有如下优点和效果:
本发明中的两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末,以铝合金粉末为主要材料,在激光选区熔化成形过程中,纳米TiB2颗粒在凝固过程中充当异质形核质点,促进熔池凝固过程中形成细小的等轴晶,对基体起细晶强化和弥散强化的作用。同时,超细SiC陶瓷颗粒对基体起弥散强化的作用,提高铝基复合材料的强度和硬度。
附图说明
图1a为经实施例1制备出的两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末的电子显微图;
图1b为经实施例2制备出的两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末的电子显微图;
图1c为经实施例3制备出的两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末的电子显微图;
图2a为扫描电子显微镜观察实施例1制得的3D打印用铝基复合粉末显微组织形貌图;
图2b为扫描电子显微镜观察实施例2制得的3D打印用铝基复合粉末的显微组织形貌图;
图2c为扫描电子显微镜观察实施例3制得的3D打印用铝基复合粉末的显微组织形貌图。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施例对本发明的实施作进一步说明,但本发明的实施方式不限于此。
两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末的制备方法,包括以下质量分数的材料:铝合金粉末95%-97%、纳米TiB2陶瓷颗粒2%和超细SiC陶瓷颗粒1%-3%;
所述铝合金粉末的粒径为15-53μm、含氧量<500ppm、形貌为球形;
所述纳米TiB2颗粒的粒径为20-100nm、平均粒径为50nm、形貌为不规则形;超细SiC颗粒的粒径为300-500nm、形貌为不规则形。
所述的两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末中,铝合金粉末属于Al-Si合金粉末,包括包括AlSi10Mg、AlSi12和AlSi7Mg合金粉末。超细陶瓷颗粒分别为TiB2和SiC。
两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末的制备方法,包括以下步骤:
A、气雾化制备铝合金粉末,得到粒径为15-53μm、含氧量<500ppm的球形铝合金粉;
B、高能球磨制备超细陶瓷颗粒,得到粒径20-100nm、平均粒径为50nm的不规则形状纳米TiB2颗粒和粒径300-500nm的不规则形状超细SiC颗粒。
C、称取铝合金粉、两种超细陶瓷颗粒,其质量分数为铝合金粉95%-97%、纳米TiB2陶瓷颗粒2%和超细SiC陶瓷颗粒1%-3%。
D、将铝合金粉末和两种超细陶瓷颗粒混合均匀并放入球磨罐中,低能球磨2-6h后得到两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末。
优选所述步骤A中,气雾化制备铝合金粉末包括以下子步骤:
A1、在氮气保护下在200-250℃熔炼0.5-1h铝锭,得到液态的铝合金;
A2、以氮气为雾化气体,在1.0-1.5Mpa雾化液态的铝合金,得到所述铝合金粉末。
优选所述步骤B中,高能球磨工艺包括以下子步骤:
B1、在氩气保护下将微米级陶瓷颗粒装入球磨罐中;
B2、抽真空,通入氩气,高能球磨制得超细陶瓷颗粒。
所述的两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末的制备方法中,所述步骤B2中,球磨过程为湿磨,球料比为8:1-12:1,球磨转速为200-500r/min,高能球磨不小于8h,交替旋转,每球磨30min停转冷却10min,在60-120℃下真空干燥不小于2h。
优选所述步骤D中,低能球磨工艺包括以下子步骤:
D1、在氩气保护下将混合均匀后的两种超细陶瓷颗粒和铝合金粉末装入球磨罐;
D2、抽真空,通入氩气,低能球磨制得两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末。
所述的两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末的制备方法中,优选所述步骤D2中,球磨过程为干磨,球料比为4:1-8:1,球磨转速为110-160r/min,低能球磨2-6h,交替旋转,每球磨30min停转冷却10min。
以下以具体的实施例进行详细说明,需指出的是,以下若有未特别详细说明之过程或参数,均是本领域技术人员可参照现有技术理解或实现的。
实施例1
两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末,包括以下质量分数材料:铝合金粉末97%、超细陶瓷颗粒3%(TiB2陶瓷颗粒2%、SiC陶瓷颗粒1%);
所述铝合金粉为AlSi10Mg合金,其中Si含量为9.85wt%,Mg含量为0.52wt%。所述铝合金粉的粒径为15-53μm,含氧量<500ppm,为球形形貌。
所述超细陶瓷颗粒颗粒分别为TiB2和SiC,其中TiB2纯度>99.5%,粒径为20-100nm,平均粒径50nm,为不规则形貌;SiC纯度>99.0%,粒径300-500nm,为不规则形貌。
两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末的制备方法,包括以下步骤:
A、气雾化制备AlSi10Mg合金粉末,得到粒径为15-53μm、含氧量<500ppm的球形AlSi10Mg合金粉末,其中包括:
A1、在氮气保护下在200℃熔炼0.5h铝锭,得到液态的铝合金;
A2、以氮气为雾化气体,在1.0Mpa雾化液态的铝合金,得到所述铝合金粉末。
B、高能球磨制备TiB2和SiC颗粒,得到粒径为20-100nm、平均粒径为50nm的不规则形状TiB2颗粒和粒径为300-500nm的不规则形状SiC颗粒,其中包括如下步骤:
B1、将微米级TiB2颗粒或微米级SiC颗粒放入球磨罐中,加入无水乙醇为助磨剂,抽真空,通入氩气,转速300r/min,球料比10:1,高能球磨10h,交替旋转,每球磨30min停转冷却10min。
B2、取出球磨罐中的粉末,在80℃下真空干燥4h,制得粒径为300-500nm的超细SiC不规则颗粒和粒径20-100nm、平均粒径为50nm的纳米TiB2不规则颗粒。
C、称取AlSi10Mg合金粉末116.4g、TiB2颗粒2.4g和SiC颗粒1.2g(其质量分数分别为铝合金粉末97%、TiB2陶瓷颗粒2%和SiC陶瓷颗粒1%)。
D、将AlSi10Mg合金粉末和两种超细陶瓷颗粒均匀混合后放入球磨罐中进行低能球磨,其中包括如下步骤:
D1、在氩气保护下将均匀混合后的铝合金粉末和两种超细陶瓷颗粒装入球磨罐
D2、抽真空,通入氩气,球磨过程为干磨,转速135r/min,球料比5:1,低能球磨3h,交替旋转,每球磨30min停转冷却10min,制得两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末。
E、将制备的复合粉末在在60℃下真空干燥4h,然后在铂力特S-200激光选区熔化成形设备上进行成形实验,成型过程中采用氩气作为保护气体,激光功率180W,扫描速度1000mm/s,扫描间距110μm,铺粉层厚30μm,最终获得显微硬度150HV0.3,抗拉强度471Mpa,延伸率为8.5%的TiB2/SiC/AlSi10Mg铝基复合材料。
经实施例1制备出的两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末,其显微形貌如图1a所示。
实施例2
两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末,包括以下质量分数材料:铝合金粉末96%、超细陶瓷颗粒4%(TiB2陶瓷颗粒2%、SiC陶瓷颗粒2%);
所述铝合金粉为AlSi10Mg合金,其中Si含量为9.85wt%,Mg含量为0.52wt%。所述铝合金粉的粒径为15-53μm,含氧量<500ppm,为球形形貌。
所述超细陶瓷颗粒为TiB2和SiC,其中TiB2纯度>99.5%,粒径为20-100nm,平均粒径50nm,为不规则形貌;SiC纯度>99.0%,粒径300-500nm,为不规则形貌。
两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末的制备方法,包括以下步骤:
A、气雾化制备AlSi10Mg合金粉末,得到粒径为15-53μm、含氧量<500ppm的AlSi10Mg合金粉末,其中包括如下步骤:
A1、在氮气保护下在220℃熔炼0.7h铝锭,得到液态的铝合金;
A2、以氮气为雾化气体,在1.2Mpa雾化液态的铝合金,得到所述铝合金粉末。
B、高能球磨制备TiB2和SiC颗粒,得到平均粒径为50nm的不规则形状TiB2颗粒和粒径300-500nm的不规则形状SiC颗粒,其中包括如下步骤:
B1、将微米级TiB2颗粒或微米级SiC颗粒放入球磨罐中,加入无水乙醇为助磨剂,抽真空,通入氩气,转速200r/min,球料比8:1,高能球磨11h,交替旋转,每球磨30min停转冷却10min。
B2、取出球磨罐中的粉末,在60℃下真空干燥5h,制得粒径为300-500nm的超细SiC不规则颗粒和粒径20-100nm、平均粒径为50nm的纳米TiB2不规则颗粒。
C、称取AlSi10Mg合金粉115.2g、TiB2陶瓷颗粒2.4g和SiC陶瓷颗粒2.4g(其质量分数分别为铝合金粉96%、TiB2陶瓷颗粒2%和SiC陶瓷颗粒2%)。
D、将AlSi10Mg合金粉末和两种超细陶瓷颗粒均匀混合后放入球磨罐中进行低能球磨,其中包括如下步骤:
D1、在氩气保护下将均匀混合后的铝合金粉末和两种超细陶瓷颗粒装入球磨罐;
D2、抽真空,通入氩气,球磨过程为干磨,转速110r/min,球料比4:1,低能球磨6h,交替旋转,每球磨30min停转冷却10min制得两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末。
E、将制备的3D打印用铝基复合粉末在铂力特S-200激光选区熔化成形设备上进行成形实验,实验参数与实施例1相同,最终获得显微硬度155HV0.3,抗拉强度482Mpa,延伸率为7.6%的TiB2/SiC/AlSi10Mg铝基复合材料。
经实施例2制备出的两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末,其显微形貌如图1b所示。
实施例3
两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末,包括以下质量分数材料:铝合金粉末95%、超细陶瓷颗粒5%(TiB2陶瓷颗粒2%、SiC陶瓷颗粒3%);
所述铝合金粉为AlSi10Mg合金,其中Si含量为9.85wt%,Mg含量为0.52wt%。所述铝合金粉的粒径为15-53μm,含氧量<500ppm,为球形形貌。
所述超细陶瓷颗粒为TiB2和SiC,其中TiB2纯度>99.5%,粒径为20-100nm,平均粒径50nm,为不规则形貌;SiC纯度>99.0%,粒径300-500nm,为不规则形貌。
两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末的制备方法,包括以下步骤:
A、气雾化制备AlSi10Mg合金粉末,得到粒径为15-53μm、含氧量<500ppm的AlSi10Mg合金粉末,其中包括如下步骤:
A1、在氮气保护下在250℃熔炼1h铝锭,得到液态的铝合金;
A2、以氮气为雾化气体,在1.5Mpa雾化液态的铝合金,得到所述铝合金粉末。
B、高能球磨制备TiB2和SiC颗粒,得到平均粒径为50nm的不规则形状TiB2颗粒和粒径300-500nm的不规则形状SiC颗粒,其中包括如下步骤:
B1、将微米级TiB2颗粒或微米级SiC颗粒放入球磨罐中,加入无水乙醇为助磨剂,抽真空,通入氩气,转速500r/min,球料比12:1,高能球磨8h,交替旋转,每球磨30min停转冷却10min。
B2、取出球磨罐中的粉末,在120℃下真空干燥2h,制得粒径为300-500nm的超细SiC不规则颗粒和粒径20-100nm、平均粒径为50nm的纳米TiB2不规则颗粒。
C、称取AlSi10Mg合金粉114g、TiB2陶瓷颗粒2.4g和SiC陶瓷颗粒3.6g(其质量分数分别为铝合金粉96%、TiB2陶瓷颗粒2%和SiC陶瓷颗粒3%)。
D、将AlSi10Mg合金粉末和两种超细陶瓷颗粒均匀混合后放入球磨罐中进行低能球磨,其中包括如下步骤:
D1、在氩气保护下将均匀混合后的铝合金粉末和两种超细陶瓷颗粒装入球磨罐;
D2、抽真空,通入氩气,球磨过程为干磨,转速160r/min,球料比8:1,低能球磨2h,交替旋转,每球磨30min停转冷却10min制得两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末。
E、将制备的3D打印用铝基复合粉末在铂力特S-200激光选区熔化成形设备上进行成形实验,实验参数与实施例1相同,最终获得显微硬度162HV0.3,抗拉强度493Mpa,延伸率为6.8%的TiB2/SiC/AlSi10Mg铝基复合材料。
经实施例3制备出的两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末,其显微形貌如图1c所示。
对本发明实施例1、实施例2和实施例3成形样品进行显微形貌观察:
观察结果见图2a、图2b和图2c所示。
图2a、图2b和图2c分别为扫描电子显微镜观察的实施例1、实施例2和实施例3的显微组织形貌图。观察可发现,添加超细陶瓷颗粒的SLM成形TiB2/SiC/AlSi10Mg铝基复合材料的晶粒得到显著细化,晶粒为细小的等轴晶且晶粒尺寸≤1μm。同时, 添加3wt%超细陶瓷颗粒的SLM成形TiB2/SiC/AlSi10Mg铝基复合材料的显微硬度为150HV0.3,抗拉强度为471Mpa,延伸率为8.5%;添加4wt%超细陶瓷颗粒的SLM成形TiB2/SiC/AlSi10Mg铝基复合材料的显微硬度155HV0.3,抗拉强度482Mpa,延伸率为7.6%;添加5wt%超细陶瓷颗粒的SLM成形TiB2/SiC/AlSi10Mg铝基复合材料的显微硬度162HV0.3,抗拉强度493Mpa,延伸率为6.8%。添加超细陶瓷颗粒的铝基复合材料的综合力学性能均优于传统铸造AlSi10Mg合金和SLM成形AlSi10Mg合金。当添加3wt%超细陶瓷颗粒,陶瓷颗粒仅存在少量团聚。随着陶瓷颗粒添加量由3wt%增加到5wt%,硬度和强度均略有提高,但由于陶瓷颗粒团聚增多,延伸率略有降低。
以上实施例仅为本发明较优的实施方式,仅用于解释本发明,而非限制本发明,本领域技术人员在未脱离本发明精神实质下所作的改变、替换、修饰等均应属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末,其特征在于,包含以下质量分数的材料:
铝合金粉末95%-97%;
纳米TiB2陶瓷颗粒2%;
超细SiC陶瓷颗粒1%-3%。
2.根据权利要求1所述的两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末,其特征在于,所述铝合金粉末颗粒为球形,粒径为15-53μm,含氧量<500ppm。
3.根据权利要求1所述的两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末,其特征在于,所述纳米TiB2陶瓷颗粒的粒径为20-100nm,平均粒径为50nm;所述超细SiC陶瓷颗粒的粒径为300-500nm。
4.根据权利要求1所述的两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末,其特征在于,所述3D打印用铝基复合粉末的粒径为15-50μm,含氧量<1000ppm。
5.根据权利要求1所述的两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末,其特征在于,所述铝合金粉末属于Al-Si合金粉末,包括AlSi10Mg、AlSi12和AlSi7Mg合金粉末。
6.一种制备权利要求1所述两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末的方法,其特征在于,包括以下步骤:
A、气雾化法制备铝合金粉末,得到粒径为15-53μm、含氧量<500ppm的铝合金粉末;
B、高能球磨法制备超细陶瓷颗粒,得到粒径20-100nm、平均粒径50nm的不规则形状纳米TiB2颗粒和粒径300-500nm的不规则形状超细SiC颗粒;
C、称取铝合金粉末、超细SiC颗粒与纳米TiB2颗粒;
D、将两种超细陶瓷颗粒与铝合金粉末均匀混合,通过低能球磨工艺球磨3h后得到所述两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末。
7.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤A中所述气雾化法制备铝合金粉末,包括如下步骤:
A1、在氮气保护下在200-250℃下熔炼0.5-1h铝锭,得到液态的铝合金;
A2、以氮气为雾化气体,在1.0-1.5MPa下雾化液态的铝合金,得到所述铝合金粉末。
8.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤B中所述高能球磨法制备超细陶瓷颗粒,包括如下步骤:
B1、在氩气保护下将微米级陶瓷粉末装入球磨罐;
B2、抽真空,通入氩气,以无水乙醇作为助磨剂,球磨过程为湿磨,球料比为8:1-12:1,球磨转速为200-500r/min,高能球磨不小于8h,交替旋转,每球磨30min停转冷却10min,在60-120℃下真空干燥不小于2h,制得所述纳米TiB2颗粒和所述超细SiC颗粒。
9.根据权利要求6所述的制备方法,其特征在于,步骤D中所述球磨包括如下步骤:
D1、在氩气保护下将均匀混合后的铝合金粉末和两种超细陶瓷颗粒装入球磨罐;
D2、抽真空,通入氩气,球料比为4:1-8:1,球磨转速为110-160r/min,低能球磨2-6h,交替旋转,每球磨30min停转冷却10min,球磨过程为干磨,制得两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末。
10.权利要求1所述的两种超细陶瓷颗粒组装修饰的3D打印用铝基复合粉末在3D打印领域中的应用。
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