7为本发明实施例1制得的铝基原位复合材料的半核壳式结构中内核的5000倍扫 描电镜图； 图8为本发明实施例1制得的铝基原位复合材料的半核壳式结构中外壳的5000倍扫 描电镜图； 图9为本发明实施例2制得的铝基原位复合材料的XRD图谱； 图10为本发明实施例2制得的铝基原位复合材料的半核壳式结构中内核的5000倍扫 描电镜图； 图11为本发明实施例2制得的铝基原位复合材料的半核壳式结构中外壳的5000倍扫 描电镜图； 图12为本发明实施例3制得的铝基原位复合材料的XRD图谱； 图13为本发明实施例3制得的铝基原位复合材料的半核壳式结构中内核的5000倍扫 描电镜图； 图14为本发明实施例3制得的铝基原位复合材料的半核壳式结构中外壳的5000倍扫 描电镜图； 图15为本发明实施例4制得的铝基原位复合材料的XRD图谱； 图16为本发明实施例4制得的铝基原位复合材料的半核壳式结构中内核的5000倍扫 描电镜图； 图17为本发明实施例4制得的铝基原位复合材料的半核壳式结构中外壳的5000倍扫 描电镜图。
【具体实施方式】
[0023] 下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明 本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各 种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。
[0024] 本发明的铝基原位复合材料在200倍的低倍显微镜下观察的半核壳式结构，如附 图2所示，图4为本发明制得的铝基原位复合材料的半核壳式结构的2000倍下的扫描电镜 图；图5为2000倍显微镜下观察的成型后的铝基原位复合材料的半核壳结构内部的相以及 相形貌、大小示意图；所述铝基原位复合材料的成形过程是Al-Si-Mg合金粉末和A1203粉末 的混合料在3D激光打印的条件下生成的，具体过程示意图为图3所示；成型后的铝基原位 复合材料的内核与外壳的成分均为在A1基体与A1基体上分散有Al2Si4〇i。增强相，且其内 核硬度较高，可承受较大的负载，而外壳的韧性较高，可在相邻半核壳式结构中起到缓冲带 的作用，进而大幅减小材料应力集中及阻止裂纹扩展。这种内硬外韧的半内核外壳式结构 铝基原位复合材料具有优异的综合力学性能。具体为实施例1-5所示。
[0025] 实施例1 本发明是一种基于激光3D打印形成的铝基原位复合材料的制备方法，包括： 配备原料，将质量分数比为4 :1的纯度为99. 7%、平均粒径在30 um的Al-Si-Mg合金 粉末和纯度为99. 5%的平均粒径为5 um的A1203粉末进行混合得到混合料；其中，Al-Si-Mg 合金粉末的各组成成分及质量百分含量为7. 2%的Si，0. 28%的Mg，〈0. 1%的其他杂质元素， 余量为A1。其中存在微量Mg元素有辅助促进Al-Si-Mg合金粉末与A1203粉末润湿性的作 用，促进后续3D打印过程中原料的分散的均匀性。
[0026] 球磨，将混合料采用间歇式球磨工艺进行球磨，采用直径为Φ8 mm的A1203陶瓷球 为球磨介质，球磨介质与混合料的重量比为5:1，每球磨lOmin空冷5min，球磨至混合料的 粒径为lum ;所述间歇式球磨的磨球的转速为300r/min，球磨时间3h。
[0027] 将球磨过后的混合粉末进行激光成型，具体为A、建立工件的三维CAD模型并对 该三维CAD模型进行分层切片处理，每层的厚度为50 μm ;B在出气压力为lKPa的氩气保 护气氛下，根据工件的三维CAD模型，将经过球磨的混合料均匀铺放在成型缸基板上，且铺 粉厚度与切片厚度相同；C采用激光功率为140W的激光束，光斑直径为60 μ m，扫描速度 为400mm/s，扫描间距为50 μ m，逐行扫描所铺粉末形成工件的一个二维截面；D、成形缸活 塞下降，直至成形缸行程等于粉层厚度，而供粉缸活塞以二倍粉层厚度距离上升，铺粉装置 再次铺粉；E、重复上述B、C两步骤，直至三维块体加工完毕，即可形成在A1基体上分散有 Al2Si4〇i。增强相的铝基原位复合材料。。
[0028] 在激光3D打印的成形过程中，Al-Si-Mg合金和A1203在高能激光作用下原位生成 Al2Si4〇i。增强相，原位反应后复合材料的界面湿润性得到很大程度地提高，界面结合良好， 复合材料具有较高的界面强度。同时激光加工过程中，过冷度较大，铝基体和增强相晶粒显 著细化，提高了复合材料的力学性能。成型后的铝基原位复合材料主要包括A1基体与A1基 体上分散的Al2Si4〇i。增强相，复合材料的XRD图谱如附图6所示，图6中每个衍射峰对应的 衍射角及所对应的相如下表1所示。所述半核壳式铝基原位复合材料，是以平均晶粒尺寸 为0.82 μπι的胞状A1基体及分散在A1基体上，平均厚度为0. 33 μπι的网状的Al2Si401Q增强相为内核；如附图7所示，而外壳如附图8所示是由平均宽度为1. 15 μ m的柱状A1基 体和分散在A1基体上粗大的、呈断裂网状的，平均厚度为0. 76 μ m的Al2Si4〇i。增强相及均 匀分散的颗粒状Al2Si4〇i。增强相构成。
[0029] 其中，所述铝基原位复合材料半核壳结构中内核中A1基体的平均粒度和外壳中 A1基体的平均粒度的比值约为：0. 71。
[0030] 表1图6中每个衍射峰对应的衍射角及所对应的相
实施例2
本发明是一种基于激光3D打印形成的铝基原位复合材料的制备方法，包括： 配备原料，将质量分数比为5 :1的纯度为99. 8%、平均粒径在30um的Al-Si-Mg合 金粉末和纯度为99. 7%的平均粒径为5um的A1203粉末的进行混合得到的混合料；其中， Al-Si-Mg合金粉末的各组成成分及质量百分含量为9. 2%的Si，0. 48%的Mg，〈0. 1%的其 他杂质元素，余量为A1。
[0031] 球磨，将混合料采用间歇式球磨工艺进行球磨，采用直径为Φ10 mm的A1203陶瓷 球为球磨介质，球磨介质与混合料的重量比为10:1，每球磨30 min空冷10 min，球磨至混 合料的粒径为10um ;所述间歇式球磨的磨球的转速为400 r/min，球磨时间9h。
[0032] 将球磨过后的混合粉末进行激光成型，具体为A、建立工件的三维CAD模型并对该 三维CAD模型进行分层切片处理，每层的厚度为90 μm ;B在出气压力为5KPa的氩气保护 气氛下，根据工件的三维CAD模型，将经过球磨的混合料均匀铺放在成型缸基板上，且铺粉 厚度与切片厚度相同；C采用激光功率为100W的激光束，光斑直径为100 μ m，扫描速度为 500 mm/s，扫描间距为80 μπι，逐行扫描所铺粉末形成工件的一个二维截面；D、成形缸活 塞下降，直至成形缸行程等于粉层厚度，而供粉缸活塞以二倍粉层厚度距离上升，铺粉装置 再次铺粉；Ε、重复上述B、C两步骤，直至三维块体加工完毕，即可形成在Α1基体上分散有 Al2SiA。增强相的铝基原位复合材料。
[0033] 在激光3D打印的成形过程中，Al-Si-Mg合金和A1203在高能激光作用下原位生 成Al2Si401(]增强相，另有Mg元素辅助促进润湿，使得制备得到的铝基复合材料的界面湿润 性得到很大程度地提高，界面结合良好，复合材料具有较高的界面强度。同时激光加工过程 中，过冷度较大，铝基体和增强相晶粒显著细化，提高了复合材料的力学性能。成型后的铝 基原位复合材料主要包括A1基体与A1基体上分散有Al2Si4〇i。增强相，铝基原位