一种共晶陶瓷颗粒增强钛基复合材料及其制备方法、3D激光打印方法技术

本发明专利技术涉及3D打印材料技术领域，特别涉及一种共晶陶瓷颗粒增强钛基复合材料及其制备方法、3D激光打印方法。该制备方法包括以下步骤：(1)将微米级的Al2O3粉末和纳米级的ZrO2粉末混合，其中，所述Al2O3粉末占混合粉末总量的50wt％及以上，其余为ZrO2粉末；(2)将上述混合粉末酒精浸泡后，在170

【技术实现步骤摘要】
一种共晶陶瓷颗粒增强钛基复合材料及其制备方法、3D激光打印方法


[0001]本专利技术涉及3D打印材料
，特别涉及一种共晶陶瓷颗粒增强钛基复合材料及其制备方法、3D激光打印方法。

技术介绍

[0002]Ti6Al4V合金是用于制造高性能零部件的重要材料，广泛应用于航空航天、海洋装备等领域。随着产业的不断发展，对Ti6Al4V零部件的形状复杂度与耐高温性能要求越来越高，研发高温性能优异的复杂Ti6Al4V零部件的工艺方法具有重要意义。
[0003]通过在Ti6Al4V中添加陶瓷成分，有利于提高Ti6Al4V材料的高温性能。采用激光选区熔化成形陶瓷颗粒增强钛基复合材料，是制造高温性能优异的复杂Ti6Al4V零部件的有效途径。然而，陶瓷材料的添加，会导致Ti6Al4V在增材制造过程中发生开裂，最终导致成形失败。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于克服上述现有技术中的不足，提供一种晶陶瓷颗粒增强钛基复合材料的制造方法。
[0005]本专利技术的另一目的在于提供前述制造方法制得的晶陶瓷颗粒增强钛基复合材料；
[0006]本专利技术的再一目的是在于提供前述复合材料的3D激光打印方法。
[0007]本专利技术提供的技术方案之一如下：
[0008]一种共晶陶瓷颗粒增强钛基复合材料的制造方法，包括以下步骤：
[0009](1)将微米级的Al2O3粉末和纳米级的ZrO2粉末混合，其中，所述Al2O3粉末占混合粉末总量的50wt％及以上，其余为ZrO2粉末；
[0010](2)将上述混合粉末酒精浸泡后，在170
‑
230rpm的转数下以每次球磨5
‑
10min停5
‑
10min的间断球磨方式，持续4
‑
5h，烘干得到共晶陶瓷粉末；
[0011](3)将共晶陶瓷粉末和钛合金粉末球磨混合，而后烘干、筛网过滤，得到粒径为20
‑
45μm的共晶陶瓷颗粒增强钛基复合材料。
[0012]在一更佳的实施例中，所述钛合金粉末为Ti6Al4V。
[0013]在一更佳的实施例中，所述Al2O3粉末的粒径为5
‑
8μm，所述ZrO2粉末的粒径为200
‑
300nm。
[0014]在一更佳的实施例中，所述Al2O3粉末与ZrO2粉末的质量比为(50wt％
‑
60wt％):(40wt％
‑
50wt％)。
[0015]在一更佳的实施例中，在所述共晶陶瓷增强钛基复合材料中，所述共晶陶瓷粉末的含量为3vol％。
[0016]在一更佳的实施例中，所述球磨采用的球磨球与混合粉末的质量比为4:1
‑
6:1。
[0017]在一更佳的实施例中，所述共晶陶瓷粉末和钛合金粉末在100
‑
150rpm的转数下不
间断球磨24
‑
25h。
[0018]在一更佳的实施例中，步骤(2)中的烘干温度为75
‑
85℃，烘干时间在4h以上。
[0019]在一更佳的实施例中，步骤(3)中的烘干温度为75
‑
85℃，烘干时间在4h以上。
[0020]本专利技术提供的技术方案之二如下：
[0021]一种如上所述的制造方法制得的共晶陶瓷颗粒增强钛基复合材料。
[0022]本专利技术提供的技术方案之三如下：
[0023]一种3D激光打印方法，包括：将打印材料置于3D打印工作环境，调整打印机的基板温度至200℃，在激光功率为150w～350W、激光扫描速度为600mm/s
‑
1200mm/s、扫描间距为0.1
‑
0.12mm、激光光斑直径为50
‑
80μm的条件下打印，按照预定的打印程序，完成基板上的打印；
[0024]所述打印材料采用如上所述的共晶陶瓷颗粒增强钛基复合材料。
[0025]所述共晶陶瓷粉末的常温硬度为380
‑
420MPa，800℃的硬度为280
‑
300MPa。
[0026]综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
[0027]采用本专利技术提供的方法制备的共晶陶瓷颗粒增强钛基复合材料，有效提高了激光选区融化成形的Ti6Al4V高温硬度，可用于成形服役高温环境、形状复杂的零部件产品。
[0028]本专利技术的其它特征和有益效果将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本专利技术而了解。本专利技术的目的和其他有益效果可通过在说明书、权利要求书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。
附图说明
[0029]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；在下面描述中附图所述的位置关系，若无特别指明，皆是图示中组件绘示的方向为基准。
[0030]图1为本专利技术一实施例提供的共晶陶瓷增强钛基复合材料的制作到打印的流程图；
[0031]图2为为本专利技术提供的共晶陶瓷复合粉末的电镜图：(a)氧化铝粉末电镜图(b)氧化锆粉末电镜图(c)Ti6Al4V粉末电镜图(d)共晶陶瓷粉末电镜图(e)共晶陶瓷增强钛基复合材料电镜图；
[0032]图3为3％共晶陶瓷粉末含量的样品和0％共晶陶瓷粉末含量样品在各个温度下的硬度曲线图；
[0033]图4为在0％共晶陶瓷粉末含量的样品和3％共晶陶瓷粉末含量样品各个温度实测硬度图：(a)0％含量样品在25℃的实测硬度图(b)0％含量样品在200℃的实测硬度图(c)0％含量样品在400℃的实测硬度图(d)0％含量样品在600℃的实测硬度图(e)0％含量样品在800℃的实测硬度图(f)3％含量样品在25℃的实测硬度图(g)3％含量样品在200℃的实测硬度图(h)3％含量样品在400℃的实测硬度图(i)3％含量样品在600℃的实测硬度图(j)3％含量样品在800℃的实测硬度图。
具体实施方式
[0034]为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例；下面所描述的本专利技术不同实施方式中所设计的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互结合；基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。
[0035]在本专利技术的描述中，需要说明的是，本专利技术所使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本专利技术所属领域的普通技术人员通常所理解的含义相同的含义，不能理解为对本专利技术的限制；应进一步理解，本本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种共晶陶瓷颗粒增强钛基复合材料的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)将微米级的Al2O3粉末和纳米级的ZrO2粉末混合，其中，所述Al2O3粉末占混合粉末总量的50wt％及以上，其余为ZrO2粉末；(2)将上述混合粉末酒精浸泡后，在170
‑
230rpm的转数下以每次球磨5
‑
10min停5
‑
10min的间断球磨方式，持续4
‑
5h，烘干得到共晶陶瓷粉末；(3)将共晶陶瓷粉末和钛合金粉末球磨混合，而后烘干、筛网过滤，得到粒径为20
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45μm的共晶陶瓷颗粒增强钛基复合材料。2.根据权利要求1所述的共晶陶瓷颗粒增强钛基复合材料的制造方法，其特征在于：所述Al2O3粉末的粒径为5
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8μm，所述ZrO2粉末的粒径为200
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300nm。3.根据权利要求1所述的共晶陶瓷颗粒增强钛基复合材料的制造方法，其特征在于：所述Al2O3粉末与ZrO2粉末的质量比为(50wt％
‑
60wt％):(40wt％
‑
50wt％)。4.根据权利要求1所述的共晶陶瓷颗粒增强钛基复合材料的制造方法，其特征在于：在所述共晶陶瓷增强钛基复合材料中，所述共晶陶瓷粉末的含量为3vol％。5.根据权利要求1所述的共晶...

【专利技术属性】
技术研发人员：徐仰立，骆培辉，黄国钦，韩光耀，
申请(专利权)人：南安华大石材产业技术研究院，
类型：发明
国别省市：