一種3D打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料及其制備方法和應用
一種3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料及其制備方法和應用
技術領域
1.本發明屬于鈦及鈦合金技術領域，具體涉及一種3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料及其制備方法和應用。
背景技術：
2.3d打印技術是與傳統的減材制造技術相比，從三維數值模型一層一層地制造物體的過程，在航空航天、醫療等領域得到了廣泛的應用。金屬的3d打印技術包括選擇性激光熔化(slm)、選擇性電子束熔化(sebm)和激光金屬沉積(lmd)等，均通過粉末層的局部熔化，然后迅速凝固而成型。金屬3d打印材料主要集中在鈦合金、鋁合金、鐵基合金領域，其中鈦合金的發展最快。鈦及鈦合金具有比強度高、耐蝕性優異、耐熱和耐低溫性能較好等特點，但冶煉制備成本較高，工藝性能差，切削加工困難，抗磨性差，生產工藝復雜。隨著3d打印技術的發展及推廣，它在快速制造、復雜結構零件成形方面的顯著優勢，為鈦及鈦合金鑄件生產工藝革新以及性能提升方面，提供了新的發展機遇。
3.在目前的3d打印鈦合金的研究中，比較完善的是純鈦和tc4鈦合金，而研究熱點則集中在tc4鈦合金上(materials&design 164(2019)107552)。但tc4合金雖然具有很好的強度以及可焊性，但塑性相對鍛件較差。在實際運用中，存在很大的弊端，并且因為3d打印快速凝固的特點，使得制備的合金沿打印方向上呈現柱狀晶的特征，致使合金在呈現出嚴重的各向異性。
4.因此，研究人員選擇了優化3d打印工藝參數(cn 110983106 b、cn 111014675 b、cn 112453426a)，對打印合金進行后續熱處理(cn 113275599 a)的方法，但優化工藝參數的改善效果有限，而后續熱處理容易形成粗大組織且降低了生產效率。于是有研究人員采用調整原料的方法：一種是添加其他元素、按配比熔煉成新含量的合金鑄錠，處理后得到3d打印粉末(cn 111411260 b、cn 111945032 a、cn 113430418 a)。另一種方法的工藝更為簡單，即加入其他粉末與鈦基體粉末混合，而后直接進行3d打印制備。其中一部分選擇加入碳系增強相((cn 112077307 a、cn 107999752 b)、陶瓷增強相(cn 108555281 a、cn 111957967 a)、或多種增強相混合加入(cn 109735743 a)，利用增強相對基體材料進行性能優化。不足之處在于增強相的最佳添加量存在一個范圍，材料的綜合性能并不會隨著增強相的增多而一直提升，且大量增強相的添加也造成了成本的升高，這就導致了該類材料性能提升的瓶頸；另一部分則通過加入合金元素，改變基體微觀結構，從而調控性能。張鳳英等的專利“一種面向激光增材制造應用的類tc4鈦合金”(cn 111455216 a)中，在tc4鈦合金中加入mo，有效實現了晶內α板條細化和α相體積分數提升的協同作用效果。所得材料的抗拉強度為1037.5mpa，屈服強度為938.6mpa。綜合性能較純tc4合金有了較大提升，但仍難以滿足更高的性能要求。因此，對調控鈦合金基體相的工藝進行改進和優化，以獲得更好的綜合性能，成為了一個亟待解決的問題。
技術實現要素：
5.發明目的：針對現有技術存在的問題，本發明提供一種3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料，其具有優異的力學性能和細小的晶粒結構，在擁有超高強度的同時仍有極高的均勻變形能力，并保持鈦合金的低密度，有效改善了目前tc4合金的塑性差以及3d打印時的各向異性問題。
6.本發明還提供一種制備3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料的制備方法。通過將高熵合金粉末和純鈦或鈦合金粉末按一定質量比例混合，真空干燥后進行3d打印成型，即得所述高熵合金/鈦及鈦合金復合材料。
7.本發明的另一目的在于提供3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料在應用，主要應用于航空航天、汽車等工業領域，作為航天器結構部件材料，運載火箭的壓力容器材料、倉體、緊固件、結構件，衛星結構零部件材料、導彈彈體的部件材料材料、飛機航空發動機材料結構材料(風扇、壓氣機和葉片等重要構件)，汽車結構材料。
8.技術方案：為實現上述發明目的，本發明所述一種3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料，其特征在于，其包括鈦或鈦合金作為基體，高熵合金作為添加相；所述高熵合金不均勻分布在鈦基體中具有微觀濃度梯度，形成高度分散的α'+β雙相顯微結構。
9.其中，所述鈦為純鈦，所述鈦合金為ti6al4v或鈦與其它合金化元素al、fe、nb、v、ta、zr、sn、mo、cr、w、ni、b或si元素中的一種或者多種組成的合金；所述高熵合金為fe、co、ni、cr、mo、mn、al、nb、v、w及ta中的四種或五種或六種元素組成的高熵合金。
10.其中，所述鈦或鈦合金為球形粉末顆粒顆粒尺寸為15-53μm或45-105μm或45-150μm。
11.其中，所述高熵合金為球形粉末顆粒，顆粒尺寸為15-53μm或45-105μm或45-150μm。
12.本發明所述的3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料的制備方法，包括如下步驟：
13.(1)粉末混合：取高熵合金粉末，和純鈦或鈦合金粉末進行混合；
14.(2)干燥：將步驟(1)混合好的粉末，真空干燥；
15.(3)3d打印成型：根據需要產品的尺寸參數，取步驟(2)所得產品，進行3d打印，即得所述高熵合金/鈦及鈦合金復合材料。
16.其中，步驟(1)中高熵合金添加比例為混合粉末總質量(即高熵合金加純鈦或鈦合金粉末的總質量)的0.1％-10％。
17.其中，步驟(1)中混合的工藝為：采用球磨機或三維混粉機在常溫狀態下，放入磨球，球料比為0.5-3:1，轉速為50-200r/min，混料時間為：5-30h。
18.其中，步驟(2)中真空干燥1-10小時，干燥溫度為40-120℃。
19.其中，步驟(3)中所述3d打印成型的工藝為：采用激光3d打印機或選區電子束3d打印機在抽真空后通入ar氣惰性氣體保護，掃描間距：50-200μm，掃描速度：500-2500mm/s，激光功率或電子束功率：50-200w。
20.本發明所述的3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料作為航空航天或汽車部件材料中的應用。
21.其中，所述航空航天部件材料或汽車部件材料包括航天器結構部件材料、運載火箭的壓力容器材料、衛星結構零部件材料、導彈彈體的部件材料材料、飛機航空發動機材料結構材料或汽車結構部件材料。
22.本發明所述的3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料的微觀結構中，高熵合金不均勻分布在鈦基體中具有微觀濃度梯度，形成高度分散的α'+β雙相顯微結構。本發明的復合材料中高熵合金具有高硬度、優異的抗磨損、耐氧化和熱穩定性等，和傳統金屬顆粒相比，高熵合金具有更高的強度，是具有潛力的新型強化相。由于3d打印凝固速度很快，高熵合金在基體內分布不均勻，存在高熵合金元素富元素區和貧元素區。高熵合金元素(fe、cr、ni、co、mn、mo等)是鈦合金中β相穩定劑，因此在進一步冷卻后，貧元素區發生β-α
′
馬氏體轉變，而富元素區則因為富含β相穩定劑而作為亞穩態β相保留，實現可調控的微米級成分梯度，形成高度分散的α'+β雙相顯微結構。因此，3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料具有優異的力學性能和細小的晶粒結構，在擁有超高強度的同時仍有極高的均勻變形能力，并保持鈦合金的低密度。本發明形成微觀濃度梯度，存在兩個相，從而在保證強度的條件下，提高了塑性，形成這個結構是因為3d打印有快速凝固的特點，使得高熵合金元素擴散時間短，無法均勻分布。
23.本發明在制備中入高熵合金粉末，得到了微觀濃度梯度，而形成了特定的兩相結構，并擁有了特殊的微觀結構，從而性能有了很大提升。
24.本發明的3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料，利用混料機將高熵合金粉末和鈦粉或是鈦合金粉混合，使得兩種粉末混合均勻，而后進行3d打印成型得到復合材料。3d打印鈦及鈦合金由于直接打印成型的樣品塑性較差且具有嚴重的各向異性，通常會進行后續的熱處理，但容易形成粗大組織，反而有可能降低材料的力學性能。而且由于3d打印鈦及鈦合金的后續熱處理工藝窗口較窄，其力學性能改善有限。此外，優化工藝參數，如改變激光輸出模式或是設計不同的掃描路徑，這樣的方法需要更復雜的3d打印設備，且需要進行復雜的數值模擬計算。在改變原料的方法中，將不同粉末混合后熔煉成鑄錠再制備為3d打印用粉末的工藝較為復雜。而本發明中將高熵合金粉末與鈦及鈦合金粉末混合均勻，沒有破壞基體顆粒與高熵合金顆粒原有的結構和形貌，而后直接進行3d打印成型，簡化了生產工藝，如減少了熱處理或者熔煉制備打印用粉末，也縮短了生產周期。
25.本發明方法3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料，高熵合金具有高硬度、高比強度、優異的抗磨損、耐氧化和熱穩定性等，是具有潛力的新型強化相。而高熵合金中的fe、cr、ni、co、mn、mo等元素作為鈦合金中β相穩定劑，在3d打印過程中溶解于基體中，實現了原位合金化。該復合材料在一定的打印參數的控制下，利用3d打印快速凝固導致合金分布不均勻的特點，實現了微米級成分梯度，形成高度分散的α'+β雙相顯微結構，這樣的結構賦予了合金優異的強度。保留的亞穩β相區中的高熵合金元素濃度的連續變化為合金提供了廣泛應力范圍內的漸進trip效應，使合金具有良好的加工硬化能力和延長的均勻延伸率，而超細化α'相則提高了合金的屈服強度。同時組織晶粒得到細化，使得力學性能進一步提高。因此，3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料具有優異的力學性能和細小的晶粒結構，在擁有超高強度的同時仍有極高的均勻變形能力，并保持鈦合金的低密度。拓寬了鈦合金在航空航天、國防軍工、汽車等領域中的應用。
26.有益效果：與現有技術相比，本發明具有如下優點：
27.對于現有的3d打印鈦及鈦合金的技術，本發明利用3d打印鈦合金快速凝固導致成分不均勻的缺點，實現了微米級成分梯度，形成高度分散的α'+β雙相顯微結構，克服了該類材料打印方向具有粗大柱狀晶、塑性較差的難題，相對于不具有微區梯度結構的3d打印鈦及鈦合金，該復合材料具有高強度和高塑性，以及細小的晶粒結構，具有優異的綜合力學性能。且整個制備工藝簡單，生產周期短，具有較高的生產效率。
附圖說明
28.圖1為3d打印微區梯度結構feconicrmo高熵合金/tc4復合材料的金相顯微鏡圖片(a)與掃描電鏡形貌照片(b)；
29.圖2為3d打印微區梯度結構feconicrmn高熵合金/tc4復合材料的金相顯微鏡圖片(a)與掃描電鏡形貌照片(b)；
30.圖3為3d打印微區梯度結構feconicrmo高熵合金/tc4復合材料的eds結果；
31.圖4為3d打印微區梯度結構feconicrmn高熵合金/tc4復合材料的eds結果；
32.圖5為不同高熵合金含量的3d打印微區梯度結構feconicrmo高熵合金/tc4復合材料的拉伸強度趨勢圖；
33.圖6為不同高熵合金含量的3d打印微區梯度結構feconicrmn高熵合金/tc4復合材料的拉伸強度趨勢圖。
具體實施方式
34.下面結合附圖和實施例對本發明作進一步說明。
35.實施例中所使用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業途徑得到。
36.其中，15-53μm或45-105μm或45-150μm的feconicrmo高熵合金粉末、15-53μm或者45-105μm或45-150μm的ti粉末或者tc4粉末均市售獲得。
37.實施例1
38.采用feconicrmo高熵合金粉末與球形ti6al4v(tc4)粉末為原料，其中feconicrmo高熵合金粉末顆粒尺寸為15-53μm，tc4粉末的顆粒尺寸為15-53μm。
39.具體步驟如下：
40.(1)稱量300g的15-53μm的tc4粉末，分別與占混合粉末總質量的0、1.5、3.0、4.5、6.0wt.％的feconicrmo高熵合金粉末加入混料瓶中，再在瓶中加入與混合粉末質量比1：1的不銹鋼磨球。
41.(2)將混料瓶放入三維混料機中，參數設置為：轉速：70r/min，混料時間：16h。
42.(3)取feconicrmo和tc4混合后的粉末，放入真空干燥箱60℃真空干燥3h。
43.(4)將步驟(3)的粉末倒入蘇州倍豐智能科技有限公司所制造的sp100型3d打印機的粉倉中，抽真空后通入高純ar氣，3d打印參數為：掃描間距：100μm，掃描速度：600mm/s，激光功率：100w。
44.性能測試與組織結構分析：對本實施例打印的樣品分別用x射線衍射儀進行物相分析、應用顯微硬度計測量顯微硬度、微機控制電子萬能試驗進行壓縮試驗、最后采用透射電子顯微鏡分析復合材料的微觀組織結構，采用掃描電子顯微鏡對斷口形貌進行觀測分析。圖1為3d打印微區梯度結構3.0wt.％feconicrmo高熵合金/tc4復合材料的微觀組織形
貌，可以觀察到明顯的3d打印熔池以及雙相熔巖狀結構。圖3為3d打印微區梯度結構3.0wt.％feconicrmo高熵合金/tc4復合材料的eds結果，tc4合金元素和高熵合金元素在基體不均勻分布，表明了該材料存在微區梯度結構，且富含高熵合金元素的區域形成了與基體形貌不同的β相，這顯示出分散的α'+β雙相結構的存在。該結果證明了利用3d打印實現微米級成分梯度，具有細小的晶粒結構，形成高度分散的α'+β雙相顯微結構這一方法的可行性。
45.圖5為不同高熵合金含量的feconicrmo高熵合金/tc4復合材料的拉伸強度的應力應變趨勢圖：可以看出該復合材料在高熵合金添加量在3.0wt.％時具有最優的拉伸性能：抗拉強度1364mpa，延伸率8.7％，表明了該材料具有優異的綜合力學性能，且與3d打印tc4材料(采用上述方法，直接使用tc4粉末，不加入高熵合金粉末)相比性能有了大幅度提升，本發明制備的材料具有優異的力學性能和細小的晶粒結構有效解決了tc4塑性差、各向異性的問題。此外也說明可以根據不同用途材料的力學強度要求，加入不同含量的高熵合金粉末，從而調控材料中β相含量，得到不同的微觀組織，以獲得出不同強度和塑性的復合材料。
46.實施例2
47.采用feconicrmn高熵合金粉末與球形ti6al4v(tc4)粉末為原料，其中feconicrmn高熵合金粉末顆粒尺寸為15-53μm，tc4粉末的顆粒尺寸為15-53μm。
48.具體步驟如下：
49.(1)稱量300g的tc4粉末，分別與占混合粉末總質量的0、1.5、3.0、4.5、6.0wt.％的feconicrmn高熵合金粉末加入球磨罐中，再在瓶中加入與混合粉末質量比1：1的不銹鋼磨球。
50.(2)將球磨罐放入球磨機，參數設置為：轉速：50r/min，混料時間：8h。
51.(3)取feconicrmn和tc4混合后的粉末，放入真空干燥箱80℃真空干燥2h。
52.(4)將(3)的粉末倒入蘇州倍豐智能科技有限公司所制造的sp100型3d打印機的打印粉倉中，抽真空后通入高純ar氣，3d打印參數為：掃描間距：120μm，掃描速度：700mm/s，激光功率：80w。
53.性能測試與組織結構分析：對本實施例打印的樣品分別用x射線衍射儀進行物相分析、應用顯微硬度計測量顯微硬度、微機控制電子萬能試驗進行壓縮試驗、最后采用透射電子顯微鏡分析復合材料的微觀組織結構，采用掃描電子顯微鏡對斷口形貌進行觀測分析。
54.圖2為3d打印微區梯度結構3.0wt.％feconicrmn高熵合金/tc4復合材料的微觀組織形貌，可以觀察到明顯的3d打印熔池以及雙相熔巖狀結構。圖4為3.0wt.％3d打印微區梯度結構feconicrmn高熵合金/tc4復合材料的eds結果，tc4合金元素和高熵合金元素在基體不均勻分布，表明了該材料存在微區梯度結構，且富含高熵合金元素的區域形成了與基體形貌不同的β相，這顯示出分散的α'+β雙相結構的存在。該結果證明了利用3d打印實現微米級成分梯度，形成高度分散的α'+β雙相顯微結構這一方法的可行性。
55.圖6為不同高熵合金含量的feconicrmn高熵合金/tc4復合材料的拉伸強度的應力應變趨勢圖：可以看出復合材料在高熵合金添加量在3.0wt.％時具有最優的拉伸性能：feconicrmn高熵合金/tc4復合材料抗拉強度1434mpa，延伸率9.5％，如實施例1相同，結果
表明了該材料具有優異的綜合力學性能，且與3d打印tc4材料相比性能有了大幅度提升。此外也說明可以調控材料的微觀組織，以獲得出不同強度和塑性的復合材料。此外實施例2相比實施例1效果更好一些，因為高熵合金種類不同(feconicrmn、feconicrmo)，由于mo元素對β相穩定性的增強效果更好，導致富元素區的trip效應減弱(因為β相穩定性變高，較難發生β-α
‘
轉變)，使得塑性和強度比含mn元素的復合材料低。
56.實施例3
57.采用feconicrmn高熵合金粉末與球形純鈦粉末為原料，其中feconicrmn高熵合金粉末顆粒尺寸為15-53μm，鈦粉末的顆粒尺寸為15-53μm。
58.具體步驟如下：
59.(1)稱量300g的純ti粉末，與占混合粉末總質量的4.5wt.％的feconicrmn高熵合金粉末加入球磨罐中，再在瓶中加入與混合粉末質量比1：1的不銹鋼磨球。
60.(2)將球磨罐放入球磨機，參數設置為：轉速：50r/min，混料時間：8h。
61.(3)取feconicrmn和純ti混合后的粉末，放入真空干燥箱80℃真空干燥2h。
62.(4)將(3)的粉末倒入蘇州倍豐智能科技有限公司所制造的sp100型3d打印機的打印粉倉中，抽真空后通入高純ar氣，3d打印參數為：掃描間距：120μm，掃描速度：700mm/s，激光功率：80w。
63.性能測試與組織結構分析：對本實施例打印的樣品分別用x射線衍射儀進行物相分析、應用顯微硬度計測量顯微硬度、微機控制電子萬能試驗進行壓縮試驗、最后采用透射電子顯微鏡分析復合材料的微觀組織結構，采用掃描電子顯微鏡對斷口形貌進行觀測分析。
64.實施例4
65.采用feconicral0.1高熵合金粉末與球形ta15鈦合金粉末為原料，其中feconicral0.1高熵合金粉末顆粒尺寸為45-105μm，ta15鈦合金粉末的顆粒尺寸為45-105μm。
66.具體步驟如下：
67.(1)稱量300g的純鈦合金粉末，與占混合粉末總質量的4.5wt.％的feconicral0.1高熵合金粉末加入球磨罐中，再在瓶中加入與混合粉末質量比1：1的不銹鋼磨球。
68.(2)將球磨罐放入三維混料機中，參數設置為：轉速：60r/min，混料時間：8h。
69.(3)取feconicral0.1和ta15混合后的粉末，放入真空干燥箱80℃真空干燥2h。
70.(4)將(3)的粉末倒入蘇州倍豐智能科技有限公司所制造的sp100型3d打印機的粉倉中，抽真空后通入高純ar氣，3d打印參數為：掃描間距：120μm，掃描速度：700mm/s，激光功率：80w。
71.實施例5
72.采用nbmotawv高熵合金粉末與球形tc21鈦合金粉末為原料，其中nbmotawv高熵合金粉末顆粒尺寸為45-150μm，ta15鈦合金粉末的顆粒尺寸為45-150μm。
73.具體步驟如下：
74.(1)稱量300g的鈦合金粉末，與占混合粉末總質量的5wt.％的nbmotawv高熵合金粉末放入三維混料機中，再在瓶中加入與混合粉末質量比1：1的不銹鋼磨球。
75.(2)將混合粉末放入三維混料機中，參數設置為：轉速：60r/min，混料時間：8h。
76.(3)取nbmotawv和tc21混合后的粉末，放入真空干燥箱40℃真空干燥2h。
77.(4)將(3)的粉末倒入蘇州倍豐智能科技有限公司所制造的sp100型3d打印機的粉倉中，抽真空后通入高純ar氣，3d打印參數為：掃描間距：120μm，掃描速度：700mm/s，電子束功率：100w。
78.實施例6
79.實施例6采用實施例1的方法，不同之處在于：采用球磨機在常溫狀態下，放入磨球，球料比為0.5:1，轉速為50r/min，混料時間為：30h。3d打印成型的工藝為：采用激光3d打印機在抽真空后通入ar氣惰性氣體保護，掃描間距：50μm，掃描速度：500mm/s，激光功率或電子束功率：200w。
80.實施例7
81.實施例7采用實施例1的方法，不同之處在于：采用球磨機在常溫狀態下，放入磨球，球料比為3:1，轉速為200r/min，混料時間為：5h。3d打印成型的工藝為：采用激光3d打印機在抽真空后通入ar氣惰性氣體保護，掃描間距：200μm，掃描速度：2500mm/s，激光功率或電子束功率：50w。
技術特征：
1.一種3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料，其特征在于，其包括鈦或鈦合金作為基體，高熵合金作為添加相；所述高熵合金不均勻分布在鈦基體中具有微觀濃度梯度，形成高度分散的α'+β雙相顯微結構。2.根據權利要求1所述的3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料，其特征在于，所述鈦為純鈦，所述鈦合金為ti6al4v或鈦與其它合金化元素al、fe、nb、v、ta、zr、sn、mo、cr、w、ni、b或si元素中的一種或者多種組成的合金；所述高熵合金為fe、co、ni、cr、mo、mn、al、nb、v、w及ta中的四種或五種或六種元素組成的高熵合金。3.根據權利要求1所述的3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料，其特征在于，所述鈦或鈦合金為球形粉末顆粒顆粒尺寸為15-53μm或45-105μm或45-150μm。4.根據權利要求1所述的3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料，其特征在于，所述高熵合金為球形粉末顆粒，顆粒尺寸為15-53μm或45-105μm或45-150μm。5.一種權利要求1所述的3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：(1)粉末混合：取高熵合金粉末，和純鈦或鈦合金粉末進行混合；(2)干燥：將步驟(1)混合好的粉末，真空干燥；(3)3d打印成型：取步驟(2)所得產品，進行3d打印，即得所述高熵合金/鈦及鈦合金復合材料。6.根據權利要求5所述的3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中高熵合金添加比例優選為混合粉末總質量的0.1％-10％。7.根據權利要求5所述的3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(1)中混合的工藝為：采用球磨機或三維混粉機在常溫狀態下，放入磨球，球料比為0.5-3:1，轉速為50-200r/min，混料時間為：5-30h。8.根據權利要求5所述的3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料的制備方法，其特征在于，步驟(3)中所述3d打印成型的工藝為：采用激光3d打印機或選區電子束3d打印機在抽真空后通入ar氣惰性氣體保護，掃描間距：50-200μm，掃描速度：500-2500mm/s，激光功率或電子束功率：50-200w。9.一種權利要求1所述的3d打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料作為航空航天或汽車部件材料中的應用。10.根據權利要求9所述的應用，其特征在于，所述航空航天部件材料或汽車部件材料包括航天器結構部件材料、運載火箭的壓力容器材料、衛星結構零部件材料、導彈彈體的部件材料、飛機航空發動機材料結構材料或汽車結構部件材料。
技術總結
本發明公開了一種3D打印微區梯度結構高熵合金/鈦及鈦合金復合材料及其制備方法和應用，該復合材料包括鈦或鈦合金作為基體，高熵合金作為添加相；所述高熵合金不均勻分布在鈦基體中具有微觀濃度梯度，形成高度分散的α'+β雙相顯微結構。本發明的復合材料具有優異的綜合力學性能和細小的晶粒結構，克服了3D打印鈦及鈦合金復合材料中打印方向具有粗大柱狀晶、塑性較差的難題，拓寬了鈦合金在航空航天、國防軍工、汽車等領域中的應用。此外，本發明采用將原料球形粉末混合后進行3D打印的方法工藝簡單，生產周期短，具有較高的生產效率。具有較高的生產效率。
