【摘要】：金属基复合材料和树脂基复合材料相比,不仅具有高比强度、高比模量、低膨胀系数等特点,还表现出良好的耐高温、抗老化、高热导率、高电导率特性,同时还具备抗辐射、阻燃、不吸潮、不放气及尺寸稳定性好等特征,被广泛应用于航空、航天等对材料性能要求较高、材料使用环境恶劣的领域。然而,传统的金属基复合材料存在制备工艺复杂、制造成本高,增强相和基体润湿性差、增强相分布不均匀、以及高温下金属基体和增强相界面反应严重等问题,严重阻碍了金属基复合材料的推广和应用。本文提出了一种利用基体和纤维直接润湿性来打印金属基复合材料的方法,即利用纤维与熔融金属基体发生润湿,克服熔融金属在较大表面张力作用下发生团聚,从而均匀分布在纤维表面,共同从喷嘴挤出的工艺。另外,为了验证工艺的可行性,本文以Sn_(50)Pb_(50)为基体,镀Cu碳纤维为增强体,制备金属基复合材料。本文提出通过控制打印温度和打印速度来改善复合材料的界面润湿性、界面反应程度以及纤维的分散程度的工艺原理,并利用拉伸实验和SEM分析进行了验证。当打印速度为1mm/s,温度为245℃时,拉伸强度达到最大值124.1MPa,并且发现了界面反应程度和润湿性能都随着打印温度的上升而增加,随着打印速度的提高而减小,纤维的分散性随着打印速度的提高而变弱的变化规律。因此,通过调节打印速度来控制纤维在复合材料中的分散程度,配合对纤维走向的宏观设计,可实现金属基复合材料中纤维分布从宏观到微观的一体化设计。另外,本工艺还可拓展到一系列基体和纤维能够发生润湿的金属基复合材料体系上,下一步将更多关注一些常在工程中使用的材料体系,如SiC_f/Al,C_f/Al,Gr_f/Mg等。由于无须利用重力和大气压进行打印,本工艺还有望在微重力和真空的极端环境下使用,是一种潜在的太空打印技术。