CN111097911B - 陶瓷金属复合泡沫材料及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于金属复合材料技术领域，尤其涉及一种陶瓷金属复合泡沫材料的制备方法，包括步骤：获取92.4～94.7份铝粉、3.8～4.9份铜粉、1.2～1.8份镁粉和0.3～0.9份锰粉，将所述铝粉、铜粉、镁粉和锰粉混合熔融后造粉，得到铝铜镁锰合金粉；获取0.2～4份钛族金属粉和0.02～0.4份纳米陶瓷粉，将所述钛族金属粉和所述纳米陶瓷粉进行组装，得到复合粉末；将所述铝铜镁锰合金粉和所述复合粉末混合处理后干燥，得到陶瓷金属复合粉末；对所述陶瓷复合粉末进行增材成形处理后，进行时效处理，得到陶瓷金属复合泡沫材料。本发明制备方法，制备工艺简单，原料来源广，成本低廉，制备出来的陶瓷金属复合泡沫材料成形性好，无需模具可设计成任意形状，性质稳定，易存储运输，适用于工业化大规模生产和应用。

Description

陶瓷金属复合泡沫材料及其制备方法

技术领域

本发明属于金属复合材料技术领域，尤其涉及一种陶瓷金属复合泡沫材料及其制备方法。

背景技术

随着全球社会经济的发展，为了满足人类发展的需要，工业上对于所使用的材料的性能要求越来越高。铝合金作为一种具有高的比强度、高的比刚度、良好的塑韧性、好的加工性能的金属材料，被广泛的运用于航空航天、汽车等领域。提升铝合金的性能一直是人们关注的热点。铝铜镁合金比重轻、抗氧化、硬度高、可切削性能好，可以作为轻型高强结构材料，常用于制造各种轻型高负载零件和结构件，广泛应用于汽车、船舶、航天航空领域等民用及军工领域。

增材制造(3D打印)融合了计算机辅助设计、材料加工与成型技术、以数字模型文件为基础，通过软件与数控系统将专用的金属材料、非金属材料以及医用生物材料，按照挤压、烧结、熔融、光固化、喷射等方式逐层堆积，制造出实体物品的制造技术。然而，由于高能束流的增材制造(3D打印)铝铜镁合金热裂敏感性高，极易产生热裂纹缺陷，剧烈降低材料的成形性和力学性能。

细小的等轴晶结构可容纳更多应变防止热裂，目前，使增材制造铝铜镁合金具有等轴晶结构的方法为合金化和制备铝基陶瓷复合材料。但是，这些方法目前主要应用于制备结构致密、形状复杂的结构件，并不能集抗拉、抗压、防撞、隔音、隔热等功能于一体，制约了增材制术造技在铝铜镁合金零件制备中的应用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种铝铜镁钛陶瓷复合泡沫材料的制备方法，旨在解决现有基于高能束流的增材制造技术中获得的铝铜镁材料容易产生热裂，材料的成形性差，强化效果不佳，力学等综合性能较差的技术问题。

本发明的另一目的在于提供一种铝铜镁钛陶瓷复合泡沫材料。

为了实现上述发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种陶瓷金属复合泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：

获取92.4～94.7份铝粉、3.8～4.9份铜粉、1.2～1.8份镁粉和0.3～0.9份锰粉，将所述铝粉、铜粉、镁粉和锰粉混合熔融后造粉，得到铝铜镁锰合金粉；

获取0.2～4份钛族金属粉和0.02～0.4份纳米陶瓷粉，将所述钛族金属粉和所述纳米陶瓷粉进行组装，得到复合粉末；

将所述铝铜镁锰合金粉和所述复合粉末混合处理后干燥，得到陶瓷金属复合粉末；

对所述陶瓷复合粉末进行增材成形处理后，进行时效处理，得到陶瓷金属复合泡沫材料。

优选地，所述铝铜镁锰合金粉的粒度为200目以内。

优选地，将所述钛族金属粉和纳米陶瓷粉进行组装的步骤包括：将所述钛族金属粉和所述纳米陶瓷粉采用静电组装、球磨组装、化学镀覆组装中的至少一种方式进行组装，得到复合粉末。

优选地，所述钛族金属粉选自：钛粉、锆粉、铪粉中的至少一种。

优选地，所述钛族金属粉的粒度为200目以内；和/或，

所述纳米陶瓷粉的粒度为200纳米以内。

优选地，将所述铝铜镁锰合金粉和所述复合粉末混合处理后干燥的步骤包括：按质量比1：(0.3～2.5)将所述铝铜镁锰合金粉和所述复合粉末混合处理1小时以上，然后将混合处理后的粉末在温度为70～90℃的真空环境下，干燥3～5小时，得到陶瓷金属复合粉末。

优选地，所述增材成形处理的步骤包括：将所述陶瓷金属复合粉末添加到增材制造成型设备中，以180-260W的激光功率，115-165mm/s的扫描速率进行成形处理，得到粗产物。

优选地，所述时效处理的步骤包括：在温度为170～190℃的条件下，对所述粗产物进行空冷的时效处理20～120分钟，得到陶瓷金属复合泡沫材料。

相应地，一种铝铜镁钛陶瓷复合泡沫材料，所述铝铜镁钛陶瓷复合泡沫材料包含有：

优选地，所述钛族金属包括：钛、锆、铪中的至少一种。

本发明提供的陶瓷金属复合泡沫材料的制备方法，首先将92.4～94.7份铝粉、3.8～4.9份铜粉、1.2～1.8份镁粉和0.3～0.9份锰粉混合熔融后造粉得到铝铜镁锰合金粉，然后将0.2～4份钛族金属粉和0.02～0.4份纳米陶瓷粉进行组装得到复合粉末，再将铝铜镁锰合金粉与复合粉末混合均匀干燥后，采用基于高能束流的逐层堆叠的增材制造技术进行增材成形处理，最后进行时效处理，制得稳定，无热裂纹，具有闭孔结构，比密度低，比硬度高的多功能铝铜镁锰钛族金属的陶瓷金属复合泡沫材料。本发明提供的陶瓷金属复合泡沫材料的制备方法，制备工艺简单，原料来源广，成本低廉，制备出来的陶瓷金属复合泡沫材料成形性好，无需模具可设计成任意形状，性质稳定，易存储运输，适用于工业化大规模生产和应用。

本发明提供的陶瓷金属复合泡沫材料，包含有92.4～94.7份的铝，3.8～4.9份的铜，1.2～1.8份的镁，0.3～0.9份的锰，0.2～4份的钛族金属，0.02～0.4份的纳米陶瓷；其中，铝为复合泡沫材料的主要成分；铜含量主要保证材料硬度，过低时不能有效提高硬度，过高材料热裂倾向加剧；1.2～1.8份的镁可与铝、铜形成S相，进一步强化合金，同时使材料具有一定耐热性；0.3～0.9份的锰可提高材料的耐蚀性，加速时效进程，缩短生产周期，此外，还可保证材料中固溶体的稳定性，过低起不到作用，过高会降低固溶体稳定性；0.2～4份的钛族金属可细化晶粒降低材料的热裂倾向，过低作用不显著，过高会产生粗大的片层或针状金属间化合物降低力学性能；0.02～0.4份的纳米陶瓷熔点高，稳定性好，可进一步提高复合泡沫材料的晶粒稳定性。本发明通过各元素组分之间的相互共同作用，使制得的陶瓷金属复合泡沫材料无热裂纹、具有闭孔结构、比密度低、比硬度高、稳定性好。

附图说明

图1是本发明实施例1提供的陶瓷金属复合泡沫材料的形貌图。

图2是本发明实施例2提供的陶瓷金属复合泡沫材料的形貌图。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和技术效果更加清楚，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。结合本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

本发明实施例说明书中所提到的相关成分的重量不仅仅可以指代各组分的具体含量，也可以表示各组分间重量的比例关系，因此，只要是按照本发明实施例说明书相关组分的含量按比例放大或缩小均在本发明实施例说明书公开的范围之内。具体地，本发明实施例说明书中所述的重量可以是μg、mg、g、kg等化工领域公知的质量单位。

本发明实施例提供了一种陶瓷金属复合泡沫材料的制备方法，包括以下步骤：

S10.获取92.4～94.7份铝粉、3.8～4.9份铜粉、1.2～1.8份镁粉和0.3～0.9份锰粉，将所述铝粉、铜粉、镁粉和锰粉混合熔融后造粉，得到铝铜镁锰合金粉；

S20.获取0.2～4份钛族金属粉和0.02～0.4份纳米陶瓷粉，将所述钛族金属粉和所述纳米陶瓷粉进行组装，得到复合粉末；

S30.将所述铝铜镁锰合金粉和所述复合粉末混合处理后干燥，得到陶瓷金属复合粉末；

S40.对所述陶瓷复合粉末进行增材成形处理后，进行时效处理，得到陶瓷金属复合泡沫材料。

本发明实施例提供的陶瓷金属复合泡沫材料的制备方法，首先将92.4～94.7份铝粉、3.8～4.9份铜粉、1.2～1.8份镁粉和0.3～0.9份锰粉混合熔融后造粉得到铝铜镁锰合金粉，然后将0.2～4份钛族金属粉和0.02～0.4份纳米陶瓷粉进行组装得到复合粉末，再将铝铜镁锰合金粉与复合粉末混合均匀干燥后，采用基于高能束流的逐层堆叠的增材制造技术进行增材成形处理，最后进行时效处理，制得稳定，无热裂纹，具有闭孔结构，比密度低，比硬度高的多功能铝铜镁锰钛族金属的陶瓷金属复合泡沫材料。本发明实施例提供的陶瓷金属复合泡沫材料的制备方法，制备工艺简单，原料来源广，成本低廉，制备出来的陶瓷金属复合泡沫材料成形性好，无需模具可设计成任意形状，性质稳定，易存储运输，适用于工业化大规模生产和应用。

具体地，上述步骤S10中，获取92.4～94.7份铝粉、3.8～4.9份铜粉、1.2～1.8份镁粉和0.3～0.9份锰粉，将所述铝粉、铜粉、镁粉和锰粉混合熔融后造粉，得到铝铜镁锰合金粉。本发明实施例陶瓷金属复合泡沫材料中以金属铝、铜、镁和锰为主要金属成分，将这四种主要金属粉末混合均匀后熔融造粉，得到铝铜镁锰混合金属粉末，使各金属分散均匀，便于后续钛族金属粉末和陶瓷粉末对复合金属材料的均匀改性作用。在一些具体实施例中，将所述铝粉、铜粉、镁粉和锰粉混合熔融后，通过气雾化制粉形成铝铜镁锰合金粉。具体地，所述铝铜镁锰合金粉中金属元素铝、铜、镁和锰的质量比为(92.4～94.7)：(3.8～4.9)：(1.2～1.8)：(0.3～0.9)其中，金属铝为主要成分；金属铜用于保证复合泡沫材料的硬度，其含量过低时无法有效提高复合泡沫材料的硬度，含量过高时加剧了复合泡沫材料的热裂解倾向；金属镁的添加可以与铝和铜形成S相，进一步强化合金，同时使复合泡沫材料具有一定耐热性；金属锰的添加可提高复合泡沫材料的耐蚀性，加速时效进程，缩短生产周期，此外，还可保证材料中固溶体的稳定性，过低起不到作用，过高会降低固溶体稳定性。

进一步实施例中，所述铝铜镁锰合金粉的粒度为200目以内。本发明实施例所述铝铜镁锰合金粉的粒度为200目以内，当粒径过大时，粉末受热不均，一方面会使粉末不能完全熔化回填熔池，形成大小、形状无法控制的不规则孔，影响零件成形性，另一方面影响材料的力学性能。

在一些实施例中，将所述铝粉、铜粉、镁粉和锰粉混合熔融后造粉，得到铝铜镁锰合金粉，所述铝铜镁锰合金粉中金属元素铝、铜、镁和锰的质量比为(92.4～94.7)：(3.8～4.9)：(1.2～1.8)：(0.3～0.9)；所述铝铜镁锰合金粉的粒度为200目以内。

具体地，上述步骤S20中，获取0.2～4份钛族金属粉和0.02～0.4份纳米陶瓷粉，将所述钛族金属粉和所述纳米陶瓷粉进行组装，得到复合粉末。本发明实施例将所述钛族金属粉和所述纳米陶瓷粉进行组装，使纳米陶瓷粉组装到钛族金属粉表面形成复合粉末，钛族金属粉和纳米陶瓷颗粒组装后，在后续制备过程中与铝铜镁锰合金粉混合反应时，在铝液中既能作为一种高效的抑制形核剂，细化晶粒，抑制热裂产生，在基体中制造纳米级原位增强相复合；又能使钛族金属固溶在铝合金基体中；还能通过调整增材成形参数来控制铝合金基体的孔隙率大小，使制得的复合泡沫材料具有丰富的空隙结构，降低材料密度。具体地，将所述钛族金属粉和纳米陶瓷粉进行组装的步骤包括：按质量比为(8～12)：1将所述钛族金属粉和所述纳米陶瓷粉采用静电组装、球磨组装、化学镀覆组装中的至少一种方式进行组装，其中，钛族金属元素化学活性高，在温度远高于铝液熔点的过热铝熔体中扩散速率快，凝固后在铝基体中的固溶度较高，可在增材制造过程中引入到铝铜镁锰合金内，在高温熔池中发生化学反应，发挥其合金化及固溶强化作用。钛族金属粉的用量稍大于钛族金属元素在铝中的固溶度，稍微过剩的钛族金属元素，在高能束流增材制造条件下的铝基体中可生成纳米级金属间化合物，强化合金。但钛族金属粉的含量不应过高或过低，当钛族金属粉含量过高时，金属间化合物产生粗化和定向生长，变为粗大的片层或针状相，降低合金力学性能；若钛族金属粉含量过低，则作用不显著。其中，纳米陶瓷粉熔点高，稳定性好，在温度为2000K以上的铝液中也能保持固有晶体结构，不发生或少发生化学反应，并且其与铝晶格常数错配度低于10％，可在铝熔体中作为异质核心形核α-Al，细化晶粒，同时在凝固过程中在枝晶前沿阻碍枝晶长大。另外，高温铝熔体中，钛族金属元素在纳米陶瓷颗粒表面具有富集作用，可促进纳米陶瓷颗粒与铝液间的润湿，防止纳米陶瓷颗粒团聚。组装的方式保护但不限于静电组装、球磨组装、化学镀覆组装等物理化学组装形式。在一些具体实施例中，按质量比为8:1、9:1、10:1、11:1或12:1将所述钛族金属粉和所述纳米陶瓷粉采用静电组装、球磨组装、化学镀覆组装中的至少一种方式进行组装。

进一步实施例中，所述钛族金属粉选自：钛粉、锆粉、铪粉中的至少一种。本发明实施例钛族金属粉在后续制造工程中，在高温微熔池中能够与铝发生放热的化学反应，如：Ti+Al→Al₃Ti+热量，其中Ti可替换为任意可发生类似反应的钛族金属元素，如Zr，Hf，反应产物Al₃Ti与铝基体的界面结合好，且稳定后的化合物粒径较小，尺寸＜500nm。因此，钛族金属粉可降低复合泡沫材料的热裂解倾向，细化晶粒。

进一步实施例中，所述钛族金属粉的粒度为200目以内。本发明实施例钛族金属粉的粒度小于200目，小粒径的钛族金属粉有利于其熔融到金属铝中，加快钛族元素在铝溶体中的扩散速率，提高铝基体中的固溶度，从而更好的发挥合金化及固溶强化作用，更好的降低复合泡沫材料的热裂解倾向，细化晶粒。

进一步实施例中，所述纳米陶瓷粉的粒度为200纳米以内，粒度过大时，一方面不易被组装在钛粉表面，另一方面3D打印过程中飞溅现象严重，影响零件成形性。

在一些实施例中，按质量比为(8～12)：1将所述粒度为200目以内的钛族金属粉和粒度为200纳米以内的纳米陶瓷粉采用静电组装、球磨组装、化学镀覆组装中的至少一种方式进行组装，得到复合粉末。

具体地，上述步骤S30中，将所述铝铜镁锰合金粉和所述复合粉末混合处理后干燥，得到陶瓷金属复合粉末。在一些具体实施例中，将所述铝铜镁锰合金粉和所述复合粉末在三维摇摆式粉末混机合中快速的翻转、倒置、摇动一小时以上使之混合均匀，然后将得到的混合粉末干燥，得到混合均匀且干燥后的陶瓷金属复合粉末，便于后续增材制造成形，避免水和氧加剧后续增材打印过程中粉末的飞溅现象，导致铺粉不匀及产生大量不规则孔隙。

进一步实施例中，将所述铝铜镁锰合金粉和所述复合粉末混合处理后干燥的步骤包括：按质量比1：(0.3～2.5)将所述铝铜镁锰合金粉和所述复合粉末混合处理1小时以上，然后将混合处理后的粉末在温度为70～90℃的真空环境下，干燥3～5小时，得到陶瓷金属复合粉末。本发明实施例按质量比1：(0.3～2.5)将所述铝铜镁锰合金粉和所述复合粉末混合均匀，该质量配比有效确保了陶瓷金属复合粉末中各元素之间的相互作用，使复合粉末中的钛族金属粉和纳米陶瓷对铝铜镁锰合金粉有最佳的增效作用，更好地细化晶粒，降低材料的热裂解倾向，提高复合材料晶体结构的稳定性。在一些具体实施例中，按质量比1：0.3、1:1、1:2或1:2.5，将所述铝铜镁锰合金粉和所述复合粉末混合处理1小时以上，然后将混合处理后的粉末在温度为70℃、80℃或90℃的真空环境下，干燥3～5小时，得到陶瓷金属复合粉末。

具体地，上述步骤S40中，对所述陶瓷复合粉末进行增材成形处理后，进行时效处理，得到陶瓷金属复合泡沫材料。本发明实施例对陶瓷复合粉末进行增材成形处理，通过高能束流的逐层堆叠的增材制造技术对其进行烧结成形，得到粗产物，然后进行时效处理，即可得到无热裂纹、具有闭孔结构、比密度低、比硬度高、稳定性好陶瓷金属复合泡沫材料。本发明提供的制备方法中热处理工艺仅需时效处理，与传统铸造铝基复合材料热处理工艺中，固溶→淬火→时效，相比大为简化工艺，缩短时间，比传统铸造铝基复合材料热处理时间缩短了六倍，降低了成本。

进一步实施例中，所述增材成形处理的步骤包括：将所述陶瓷金属复合粉末添加到增材制造成型设备中，以180-260W的激光功率，115-165mm/s的扫描速率进行成形处理，得到粗产物。本发明实施例增材制造成型设备以180-260W的激光功率，115-165mm/s的扫描速率进行成形处理，其中，激光功率和扫描速度直接影响能量密度，若能量密度过低，不能完全熔化粉末，影响成形性；若能量密度过高，低熔点元素如镁挥发严重，影响材料成分。在一定范围内增大材料成形时的激光功率可提高孔隙率。在一些具体实施例中，所述增材成形处理的步骤包括：将所述陶瓷金属复合粉末添加到增材制造成型设备中，以180W、200W、220W、240W或260W的激光功率，115mm/s、120mm/s、130mm/s、150mm/s、160mm/s或165mm/s的扫描速率进行成形处理，得到粗产物。

进一步实施例中，所述时效处理的步骤包括：在温度为170～190℃的条件下，对所述粗产物进行空冷的时效处理20～120分钟，得到陶瓷金属复合泡沫材料。本发明实施例对粗产物在温度为170～190℃的条件下，进行空冷的时效处理20～120分钟，进一步提高材料硬度，得到无热裂纹、具有闭孔结构、比密度低、比硬度高、稳定性好陶瓷金属复合泡沫材料。其中，时效处理温度过低或时效时间过短，材料不能充分析出时效增强相，降低材料的热稳定性；时效处理温度过高或时效时间过长，材料易发生过时效降低材料力学性能。在一些具体实施例中，所述时效处理的步骤包括：在温度为170℃、180℃或190℃的条件下，对所述粗产物进行空冷的时效处理20分钟、50分钟、80分钟、100分钟或120分钟，得到陶瓷金属复合泡沫材料。

在一些具体实施例中，将所述陶瓷金属复合粉末添加到增材制造成型设备中，以180-260W的激光功率，115-165mm/s的扫描速率进行成形处理，得到粗产物；然后在温度为170～190℃的条件下，对所述粗产物进行空冷的时效处理20～120分钟，得到陶瓷金属复合泡沫材料。

相应地，本发明实施例还提供了一种陶瓷金属复合泡沫材料，所述铝铜镁钛陶瓷复合泡沫材料包含有：

本发明实施例提供的陶瓷金属复合泡沫材料，包含有92.4～94.7份的铝，3.8～4.9份的铜，1.2～1.8份的镁，0.3～0.9份的锰，0.2～4份的钛族金属，0.02～0.4份的纳米陶瓷；其中，铝为复合泡沫材料的主要成分；铜含量主要保证材料硬度，过低时不能有效提高硬度，过高材料热裂倾向加剧；1.2～1.8份的镁可与铝、铜形成S相，进一步强化合金，同时使材料具有一定耐热性；0.3～0.9份的锰可提高材料的耐蚀性，加速时效进程，缩短生产周期，此外，还可保证材料中固溶体的稳定性，过低起不到作用，过高会降低固溶体稳定性；0.2～4份的钛族金属可细化晶粒降低材料的热裂倾向，过低作用不显著，过高会产生粗大的片层或针状金属间化合物降低力学性能；0.02～0.4份的纳米陶瓷熔点高，稳定性好，可进一步提高复合泡沫材料的晶粒稳定性。本发明实施例通过各元素组分之间的相互共同作用，使制得的陶瓷金属复合泡沫材料无热裂纹、具有闭孔结构、比密度低、比硬度高、稳定性好。

在一些实施例中，所述钛族金属选自：钛、锆、铪中的至少一种。

为使本发明上述实施细节和操作能清楚地被本领域技术人员理解，以及本发明实施例陶瓷金属复合泡沫材料及其制备方法的进步性能显著的体现，以下通过多个实施例来举例说明上述技术方案。

实施例1

一种陶瓷金属复合泡沫材料，包括以下制备步骤：

①按照质量比铝粉：94.1％，铜粉：3.9％，镁粉1.7％，锰粉0.3％的配比，将原料在700℃置于真空感应熔炼炉中熔炼，熔炼后进行气雾化制粉得到球形粉末，通过粉末收集装置及筛分装置得到粒度在200目以内的铝铜镁锰合金粉。

②选取粒度在200目以内的钛粉，与纳米陶瓷粉按质量比为10:1进行组装，形成复合粉末；

③将铝铜镁锰合金粉和2份重量的复合粉末在三维摇摆式粉末混合机中快速的翻转、倒置、摇动二小时，使之混合均匀后，用真空干燥器，在80℃下放置4小时进行干燥，得到陶瓷金属复合粉末。

④将干燥后的陶瓷金属复合粉末放入增材制造成形设备，以180W的激光功率，115mm/s的扫描速率对其进行3D打印，得到陶瓷金属复合泡沫材料的粗产物；

⑤再将陶瓷金属复合泡沫材料的粗产物进行170℃，20min，空冷的时效处理，即可得到无热裂纹、具有闭孔结构、比密度低、比硬度高、稳定性好的陶瓷金属复合泡沫材料。

实施例2

一种陶瓷金属复合泡沫材料，包括以下制备步骤：

①按照质量比铝粉：94.1％，铜粉：3.9％，镁粉1.7％，锰粉0.3％的配比，将原料在700℃置于真空感应熔炼炉中熔炼，熔炼后进行气雾化制粉得到球形粉末，通过粉末收集装置及筛分装置得到粒度在200目以内的铝铜镁锰合金粉。

②选取粒度在200目以内的钛粉，与纳米陶瓷粉按质量比为10:1进行组装，形成复合粉末；

③将铝铜镁锰合金粉和2份重量的复合粉末在三维摇摆式粉末混合机中快速的翻转、倒置、摇动二小时，使之混合均匀后，用真空干燥器，在80℃下放置5小时进行干燥，得到陶瓷金属复合粉末。

④将干燥后的陶瓷金属复合粉末放入增材制造成形设备，以260W的激光功率，165mm/s的扫描速率对其进行3D打印，得到陶瓷金属复合泡沫材料的粗产物；

⑤再将陶瓷金属复合泡沫材料的粗产物进行190℃，120min，空冷的时效处理，即可得到无热裂纹、具有闭孔结构、比密度低、比硬度高、稳定性好的陶瓷金属复合泡沫材料。

进一步的，为了验证本发明实施例1～2制备的陶瓷金属复合泡沫材料的进步性，本发明实施例进行了性能测试。

测试例1

将实施例1和2制备的陶瓷金属复合泡沫材料经切割、打磨、抛光后由Zeiss axioobserver金相显微镜观察材料形貌，如附图1和2所示。其中，附图1为实施例1制备的陶瓷金属复合泡沫材料的形貌图，可见，其表面无热裂纹、具有圆形闭孔，经计算，空隙率约为3.9％；附图1为实施例2制备的陶瓷金属复合泡沫材料的形貌图，可见，其表面无热裂纹、具有圆形闭孔，经计算，空隙率约为10.8％。由此可见，在一定范围内增大材料成形时的激光功率可提高孔隙率。

测试例2

对实施例1和2制备的陶瓷金属复合泡沫材料按照GB/T228–2010标准进行了力学性能测试，其中，实施例1的显微硬度为122.6±3.8HV，实施例2的显微硬度为106.75±7.5HV。由此可见，实施例1和2制备的陶瓷金属复合泡沫材料不但无热裂纹、具有丰富的闭孔结构，比密度低，而且均具有较高的显微硬度，力学性能好，稳定性好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种陶瓷金属复合泡沫材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

获取92.4~94.7份铝粉、3.8~4.9份铜粉、1.2~1.8份镁粉和0.3~0.9份锰粉，将所述铝粉、铜粉、镁粉和锰粉混合熔融后造粉，得到铝铜镁锰合金粉；

获取0.2~4份钛族金属粉和0.02~0.4份纳米陶瓷粉，将所述钛族金属粉和所述纳米陶瓷粉进行组装，使所述纳米陶瓷粉组装到所述钛族金属粉表面得到复合粉末；

将所述铝铜镁锰合金粉和所述复合粉末混合处理后干燥，得到陶瓷金属复合粉末；

对所述陶瓷金属复合粉末进行增材成形处理后，进行时效处理，得到陶瓷金属复合泡沫材料。

2.如权利要求1所述的陶瓷金属复合泡沫材料的制备方法，其特征在于所述铝铜镁锰合金粉的粒度为200目以内。

3.如权利要求1或2所述的陶瓷金属复合泡沫材料的制备方法，其特征在于，将所述钛族金属粉和纳米陶瓷粉进行组装的步骤包括：将所述钛族金属粉和所述纳米陶瓷粉采用静电组装、球磨组装、化学镀覆组装中的至少一种方式进行组装，得到复合粉末。

4.如权利要求3所述的陶瓷金属复合泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述钛族金属粉选自：钛粉、锆粉、铪粉中的至少一种。

5.如权利要求4所述的陶瓷金属复合泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述钛族金属粉的粒度为200目以内；和/或，

所述纳米陶瓷粉的粒度为200纳米以内。

6.如权利要求1、2、4或5任一所述的陶瓷金属复合泡沫材料的制备方法，其特征在于，将所述铝铜镁锰合金粉和所述复合粉末混合处理后干燥的步骤包括：将所述铝铜镁锰合金粉和所述复合粉末混合处理1小时以上，然后将混合处理后的粉末在温度为70~90℃的真空环境下，干燥3~5小时，得到陶瓷金属复合粉末。

7.如权利要求1、2、4或5任一所述的陶瓷金属复合泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述增材成形处理的步骤包括：将所述陶瓷金属复合粉末添加到增材制造成型设备中，以180-260W的激光功率，115-165mm/s的扫描速率进行成形处理，得到粗产物。

8.如权利要求7所述的陶瓷金属复合泡沫材料的制备方法，其特征在于，所述时效处理的步骤包括：在温度为170~190℃的条件下，对所述粗产物进行空冷的时效处理20~120分钟，得到陶瓷金属复合泡沫材料。

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