基于同步送丝和送粉搅拌摩擦增材制造的硬质相增强金属基复合材料及制备方法

专利主权项内容

1.一种基于同步送丝和送粉搅拌摩擦增材制造制备硬质相增强金属基复合材料的方法，其特征在于，包括以下步骤：根据需求选取相应的金属丝材作为复合材料中金属基体的原料，以及选取相应的增强相颗粒作为复合材料中的硬质相，并将所述金属丝材装入送丝机构，所述增强相颗粒混料后装入送粉机构；搅拌头置于待增材区的材料表面，在预设顶锻力的作用下，搅拌针插入待增材区的材料内，并使搅拌头按照预设程序进行旋转，同时按照预设的程序将金属丝材与增强相颗粒送入搅拌头，并通过控制送丝速率和送粉速率以确保硬质相在金属基体中的质量占比；在搅拌头的竖直方向设置沿着圆周方向的环形送粉通道，以及在搅拌头中心沿垂直方向设置竖直送丝通道，通过同轴环形送粉的方式将增强相颗粒送到搅拌头的下方位置，并通过同轴送丝的方式将金属丝材送到搅拌头的下方位置，送入搅拌头的金属丝材和增强相颗粒在搅拌头内均匀混合后被同步送至待增材区，搅拌头被设置成按照预设的程序通过搅拌头的下端设置的搅拌针进行搅拌摩擦处理，并获得沉积层，之后搅拌头复位，扎入前一层沉积层，重复进行下一层沉积层的沉积，如此，从第一层开始以向上生长的方式逐层沉积，直到沉积最后一层第N层，得到晶粒尺寸在500nm~10μm的构件；其中，在第一层至第N层沉积的过程中，对每一层均通过搅拌摩擦使金属丝材经过高温强塑性变形、组织破碎、细化，并与增强相颗粒混合均匀形成热塑性复合材料，热塑性复合材料有序流动沉积，获得增强相颗粒均匀分散的沉积层。