一种异形金属基复合材料预制体、制备方法及其应用

技术特征：
1.一种基于直写成型技术制备异形金属基复合材料预制体的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：牺牲相浆料的制备：在室温下，按照一定比例将包含溶剂、缓凝剂、增稠剂、保水剂和消泡剂的辅助剂充分混合溶解后，再加入适量的石膏粉进行充分搅拌，获得石膏浆料；步骤2：增强相浆料的制备：在室温条件下，将一定量的分散剂溶于适量的水中，调节适宜的ph值后，再加入陶瓷粉末进行搅拌混合，制得增强相浆料；步骤3：牺牲相和增强相的直写成型：将石膏浆料和增强相浆料装入两个针筒内，并将其安装在双头直写成型设备的两个打印头上，基于计算机预设的预制体模型进行打印，经干燥处理后，获得复杂异性结构的金属基复合材料预制体。2.根据权利要求1所述的基于直写成型技术制备异形金属基复合材料预制体的方法，其特征在于，在步骤1中，所述石膏浆料中粉体的固含量为0.01％～89％，所述缓凝剂的加入量为粉体质量的0.001％～30％，所述增稠剂加入量为粉体质量的0.1％～40％；所述保水剂加入量为0.01％～99％；所述消泡剂加入量为粉体质量的0.01％～99％。3.根据权利要求1所述的基于直写成型技术制备异形金属基复合材料预制体的方法，其特征在于，所述陶瓷粉末包括碳化硅、氮化硅、氧化铝粉末中的任意一种或多种。4.根据权利要求1所述的基于直写成型技术制备异形金属基复合材料预制体的方法，其特征在于，在步骤2中，所述增强相浆料中的粉体的固含量为0.01％～99％，所述分散剂的加入量为粉体质量的0.001％～10％，所述增稠剂和所述消泡剂的加入量均为粉体质量的0.001％～1000％。5.根据权利要求1所述的基于直写成型技术制备异形金属基复合材料预制体的方法，其特征在于，在步骤3之前，还需对双头直写成型设备进行双头直写成型前处理，具体为：室温下将石膏浆料和增强相浆料进行搅拌和除气处理。6.根据权利要求1所述的基于直写成型技术制备异形金属基复合材料预制体的方法，其特征在于，在步骤3中，所述打印具体为：计算机自动控制安装在z轴上的针筒的压力，使浆体从针嘴流出，并沉积在按照程序移动的x-y轴成型平台上，从而获得第一层结构；然后，z轴精确地向上移动或旋转到结构方案确定的高度，第二层成型将在第一层结构上进行；随后，通过逐层叠加的方式，获得复杂异形结构金属基复合材料预制体。7.根据权利要求1所述的基于直写成型技术制备异形金属基复合材料预制体的方法，其特征在于，所述干燥处理为烘房干燥或微波干燥；所述干燥处理的湿度为20％～90％，温度为小于100℃。8.一种如权利要求1-7任一所述的方法制备得到的复杂异形金属基复合材料预制体。9.一种如权利要求1-7任一所述的方法制备得到的异形金属基复合材料预制体或权利要求8所述的异形金属基复合材料预制体的应用，其特征在于，包括以下步骤：步骤1：将金属液体浸渍在复杂异性结构的金属基复合材料预制体中，经固化后，获得含牺牲相的金属基复合材料；步骤2：将含牺牲相的金属基复合材料浸入水中，去掉牺牲相，获得复杂异性结构的金
属基复合材料。10.根据权利要求9所述的应用，其特征在于，所述金属包括al、mg、cu、fe、zn、ti中的任意一种及其合金。

技术总结
本发明公开了一种基于直写成型技术制备异形金属基复合材料预制体的方法，包括以下步骤：在室温下，按照一定比例将包含溶剂、缓凝剂、增稠剂、保水剂和消泡剂的辅助剂充分混合溶解后，加入适量的石膏粉进行充分搅拌，获得石膏浆料；在室温下，将一定量的分散剂溶于水中，调节pH值后，加入陶瓷粉末并混合，制得增强相浆料；将石膏浆料和增强相浆料安装在双头直写成型设备的两个打印头上，基于预设的预制体模型进行打印，经干燥处理后，获得复杂异性结构的金属基复合材料预制体。本发明采用双头直写成型技术成型牺牲相与增强相的复杂形状结构金属基复合材料的预制体，石膏作为牺牲相，在完成金属浸渗后除去，进而获得复杂形状金属基陶瓷复合材料。基陶瓷复合材料。基陶瓷复合材料。


技术研发人员：王小锋 刘子瑞 伍晓赞 彭超群 王日初
受保护的技术使用者：中南大学
技术研发日：2023.06.16
技术公布日：2023/9/14