【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于金屬材料制備及其構件成形領域，具體涉及一種金屬異構材料增材-等材復合制備及其構件構筑成形方法。
技術介紹
1、金屬材料在航空、航天和汽車領域有著重要應用，開發和應用高性能金屬材料及構件是發展高端裝備的必由之路，其中，強度和塑性是最關心的兩個材料指標。由于內在機理的不同(甚至矛盾)，金屬材料的高強度和良好塑性一般不容易同時獲得，即為熟知的強塑矛盾。近年來的研究表明，通過在材料中引入異質微結構有望較大程度緩解該矛盾，該策略也被視為發展高性能金屬材料的極具潛力的手段，因而受到了廣泛重視。
2、由于其簡單、低成本和易于實現工業化生產的優點，“軋制+熱處理”是目前使用范圍較廣的異質結構材料制備方法，使用該方法已經成功獲得了“層狀”和“疊層”兩種典型的異質微結構材料。然而，該方法也存在一些不足：(1)由于其簡單的特點，無法獲得更加復雜的異質微結構，這不利于微結構的設計，也限制了對“結構-性能”關系的探索以及高性能材料的研發；(2)“疊層”材料制備過程中需要將不同組元進行疊加后軋制，組元間的界面氧化問題難以完全避免，可能導致最終材料性能的惡化，這違背了制備高性能材料的初衷；(3)無法制備幾何形狀復雜的坯料或構件，如筒和環等，而這類構件在高端裝備中往往有重要應用，因此不容忽視。
3、綜上所述，需要一種較為靈活的、相對低成本和有效的異質微結構金屬材料及其構件的制備和成形方法。
技術實現思路
1、本專利技術旨在解決現有的“軋制+熱處理”方法制備異質微結構金屬材料及
2、為解決上述技術問題，本專利技術采取的技術方案是：
3、一種金屬異構材料的制備方法，包括如下步驟：
4、步驟(1)、選擇至少兩種具有相容性且力學性能差異的金屬粉末；
5、步驟(2)、利用冷噴涂增材制造技術制備出具有特定異質微結構的金屬坯料；
6、所述特定異質微結構為層狀結構或疊層結構；
7、所述異質微結構為層狀結構時，將步驟(1)中具有相容性且力學性能差異的金屬粉末混合均勻后進行冷噴涂；
8、所述異質微結構為疊層結構時，將步驟(1)中的具有相容性且力學性能差異的金屬粉末粉末逐次進行冷噴涂；
9、步驟(3)、對步驟(2)的金屬坯料進行熱處理和塑性變形(等材制造)，使其致密化進而獲得高性能金屬材料及構件。
10、步驟(1)中的金屬粉末包括金屬粉末a和金屬粉末b；所述金屬粉末a包括純鋁；所述金屬粉末b選自7075鋁、純鈦、純鎳。
11、當異質微結構為疊層結構時，兩種粉末逐次進行冷噴涂是采用“自下而上”的材料制備方式，噴涂時不同的金屬粉末交替進行噴涂。
12、金屬粉末a和金屬粉末b的體積比為1：1-1：5。
13、金屬粉末a的粒徑為60-90微米；金屬粉末b的粒徑為45-50微米。
14、所述步驟(2)中的金屬坯料為板坯、筒坯、環坯。
15、步驟(3)中的熱處理為低溫退火、中溫退火、高溫退火或高溫燒結。
16、進一步的，步驟(3)中的塑性變形手段為軋制或碾壓。
17、進一步的，軋制的溫度為415℃～475℃，軋制過程分4道次進行，總計減薄50％～80％；溫度過低會導致軋制時開裂，材料損壞；溫度過高會導致材料中晶粒長大，強度下降。
18、進一步的，碾壓的溫度為430℃～500℃，碾壓力為350mpa～420mpa，持續碾壓直至坯料減薄40％～60％。
19、根據上述成形方法制備獲得的金屬異構材料也屬于本專利技術的保護范圍。
20、和現有技術相比，本專利技術的有益效果在于：
21、1、通過使用增材制造這種“自下而上”的材料制備方式，可以獲得具有異質微結構的材料；
22、2、通過調節材料制備過程中金屬粉末種類、粒徑、比例等工藝參數以及調整材料制備過程中的工藝路徑，能夠制備出復雜的材料異質微結構，擴展獲得的材料性能空間，具有靈活性高的特點；
23、3、由于冷噴涂的成型過程為粉末沉積，因此成本低、效率高，且能夠構建出使用常規7075板材難以制造出的疊層結構，也避免了疊層材料軋制過程中的界面氧化問題；應用冷噴涂技術可以構筑出其他常規制造方式難以構建的層狀異構結構，通過兩種力學性能差異較大的金屬間的hdi(hetero-deformation?induced)增強效應和冷噴涂過程中引入的大塑性變形來實現材料的增強和增塑；
24、4、通過碾壓、熱軋等各類等材構筑成型手段，可以使得材料組織更加致密，消除增材制造過程中引入的微孔洞等缺陷，進一步提升材料性能；結合熱處理，還可以調控材料的組織和性能
25、5、通過材料微結構的設計和成型過程的設計，實現了“材料-工藝”協同、“增材-等材協同”、“強度-塑性”協同。
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1.一種金屬異構材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中的金屬粉末包括金屬粉末A和金屬粉末B；所述金屬粉末A包括純鋁；所述金屬粉末B選自7075鋁、純鈦、純鎳。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，金屬粉末A和金屬粉末B的體積比為1：1-1：5。
4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，金屬粉末A的粒徑為60-90微米；金屬粉末B的粒徑為45-50微米。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的金屬坯料為板坯、筒坯或環坯。
6.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中的熱處理為低溫退火、中溫退火、高溫退火或高溫燒結。
7.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(3)中的塑性變形手段為軋制或碾壓。
8.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于，軋制的溫度為415℃～475℃，軋制過程分4道次進行，總計減薄50％～80％。
9.根據權利要求7所述的制備方法，其特征在于
10.一種如權利要求1-9中任一項所述的制備方法制備的金屬異構材料。
...【技術特征摘要】
1.一種金屬異構材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：
2.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，步驟(1)中的金屬粉末包括金屬粉末a和金屬粉末b；所述金屬粉末a包括純鋁；所述金屬粉末b選自7075鋁、純鈦、純鎳。
3.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，金屬粉末a和金屬粉末b的體積比為1：1-1：5。
4.根據權利要求2所述的制備方法，其特征在于，金屬粉末a的粒徑為60-90微米；金屬粉末b的粒徑為45-50微米。
5.根據權利要求1所述的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中的金屬坯料為板坯、筒坯或環坯。
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