【技术实现步骤摘要】
一种定向短纤维增强金属或陶瓷基复合材料3D打印方法
本专利技术属于挤出式增材制造
，特别涉及一种定向短纤维增强金属或陶瓷基复合材料3D打印方法。
技术介绍
短纤维增强金属基复合材料具有高比强度、比刚度、高疲劳强度、高耐磨性、低热膨胀率等特点，在许多结构领域成为传统材料的潜在的有力竞争对手，尤其在航空、汽车及民用工业中的开发应用近年来受到广泛关注。陶瓷材料具有熔点高、密度低、耐腐蚀、抗氧化和抗烧蚀等优异性能，被广泛用于航天航空、军事工业等特殊领域。但是陶瓷材料的脆性大、塑韧性差导致了其在使用过程中可靠性差，制约了它的应用范围。而纤维增强陶瓷基复合材料克服了陶瓷材料脆性断裂的缺点，另一方面保持了陶瓷本身的优点。近年来各种短纤维增强金属基复合材料的方法成形较多，例如粉末法(包括粉末冶金法、机械合金化法及高能高速法)、喷射沉积法、铸造法(包括搅拌法、浸渍法及离心铸造法)和原位复合法等。而对于短纤维增强陶瓷基复合材料国内外研究较为少见，其成形方法主要包括原位生长法及粉末冶金法。现有的短纤维增强金属/陶瓷基复合材料成形方法仅能实现各向同性材料的成形，即增强纤维是随机无序...
【技术保护点】
1.一种定向短纤维增强金属或陶瓷基复合材料3D打印方法，其特征在于：将金属/陶瓷粉末材料、短纤维材料与一种热塑性聚合物粘结剂体系混合均匀制备成纤维增强混合材料；将此种材料装入带有锥形挤出头的挤出筒内，加热保温使混合材料保持熔融状态；根据设计的打印路径将熔融状态的混合材料从挤出头挤出用于打印成型；将成型的打印坯体进行溶剂脱脂和高温脱脂，将坯体内部的粘结剂脱除，继续升温烧结致密，得到定向短纤维增强金属/陶瓷复合材料三维制件；具体打印方法如下：步骤1：选择材料的组成成份选择合适的纤维材料、金属/陶瓷粉末材料与热塑性粘结剂体系的组成；步骤2：打印材料的制备将基体(金属/陶瓷)粉末材...
【技术特征摘要】
1.一种定向短纤维增强金属或陶瓷基复合材料3D打印方法，其特征在于：将金属/陶瓷粉末材料、短纤维材料与一种热塑性聚合物粘结剂体系混合均匀制备成纤维增强混合材料；将此种材料装入带有锥形挤出头的挤出筒内，加热保温使混合材料保持熔融状态；根据设计的打印路径将熔融状态的混合材料从挤出头挤出用于打印成型；将成型的打印坯体进行溶剂脱脂和高温脱脂，将坯体内部的粘结剂脱除，继续升温烧结致密，得到定向短纤维增强金属/陶瓷复合材料三维制件；具体打印方法如下：步骤1：选择材料的组成成份选择合适的纤维材料、金属/陶瓷粉末材料与热塑性粘结剂体系的组成；步骤2：打印材料的制备将基体(金属/陶瓷)粉末材料与热塑性聚合物体系在200-240℃温度条件下均匀混合，然后将增强纤维加入混合材料中充分分散，室温条件下材料急速固化，随后将材料破碎成2-5mm直径的颗粒备用；步骤3：数据建模处理利用三维软件建立模型，然后进行切片处理，得到制件的几何数据信息和不连续纤维取向分布信息，根据不连续纤维的取向分布信息设计生成制件的打印路径；步骤4：3D打印准备将颗粒状原料加入到挤出筒内，挤出筒整体加温到200℃-230℃，保温30-60min，颗粒状固体原料加热到熔融态；步骤5：3D打印根据步骤3所得的打印路径信息，将熔融状态的打印材料从挤出头挤出，沿着打印路径移动，材料内部的短纤维的取向方向与路径移动方向一致，打印材料从挤出头挤出后，温度急剧下降，材料固化成型；步骤6：溶剂脱脂将打印坯体沉浸在40-50℃的密封三氯乙烯、正庚烷和正己烷混合溶液内10-15h，取出干燥；步骤7：高温脱脂将溶剂脱脂后的制件放入烧结炉内，脱脂气氛选择真空或者还原性气体气氛，升温...
【专利技术属性】
技术研发人员：周雪莉，任露泉，刘庆萍，刘清荣，李冰倩，宋正义，李卓识，薛婧泽，王振国，
申请(专利权)人：吉林大学，
类型：发明
国别省市：吉林,22
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