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CN112108653B - 一种3d打印钛铝复合材料及其制备方法 - Google Patents

一种3d打印钛铝复合材料及其制备方法 Download PDF

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CN112108653B CN202010947180.XA CN202010947180A CN112108653B CN 112108653 B CN112108653 B CN 112108653B CN 202010947180 A CN202010947180 A CN 202010947180A CN 112108653 B CN112108653 B CN 112108653B
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Abstract

本发明提供了一种3D打印钛铝复合材料及其制备方法，所述复合材料由含铝基体和包覆于所述含铝基体表面的含钛保护层组成，所述含铝基体呈规则多面体结构。本发明所述复合材料通过形成含铝基体和含钛保护层的包覆型结构，提供了一种新的金属组合的方式，充分结合钛、铝金属的特性，使所得复合材料具有密度小、强度高、结构致密以及耐腐蚀性强的优点，性能优异，可适用领域更广；所述复合材料采用选区激光熔化的方法进行保护层的制备，操作简便，控制精度高，无需进行金属的大范围熔融，能耗及成本较低。

Description

一种3D打印钛铝复合材料及其制备方法
技术领域
本发明属于金属材料技术领域，涉及一种3D打印钛铝复合材料及其制备方法。
背景技术
钛合金是一种新兴结构金属，由于其具有高比强度，极好的耐热性，超强的耐腐蚀性等优点，被广泛运用于航空航天、医疗等领域；纯的金属钛密度较低，耐蚀性好，在大多数介质中具有极高的抗蚀性，因此钛及钛合金可用作各种结构或材料的保护层。
铝作为另一种应用广泛的金属元素，铝合金具有较低密度轻、较高的强度和塑性等一系列优良特性，在军工、航空航天、汽车、机械制造等领域已经被广泛的应用且具有很好的发展前景。除了常见的合金材料，根据需要往往也会需要将两种材料进行物理组合，得到复合材料，例如一种作为另一种的包覆材料，充分利用两者的不同特性，满足性能要求。
鉴于常用金属及合金材料强度较大，不易变形，对于形状复杂的金属结构件往往难以加工，3D打印技术应运而生，该技术具有尺寸精度高、表面质量好、成形件性能优异等优点，其成型过程是由粉末或丝材层层堆积而成，对产品的形状几乎没有限制，可直接成型网格、空腔等复杂结构，因此常被用于制造形状复杂、难加工的零件，在众多领域应用广泛。
CN 108950334A公开了一种具有连续共晶结构的镁铝合金及其制备方法，该合金由镁铝合金基体和分布在基体晶粒边缘的连续共晶相组成，其制备步骤包括：将纳米钛粉和镁铝合金粉末置于球磨机中，在保护气氛下球磨得到混合粉末；以该混合粉末为原料，在保护气氛下通过选区激光熔化制备具有连续共晶结构的镁铝合金。该材料将铝镁合金中引入钛，镁合金晶粒的共晶相保护层只是微观层面的保护层，两种粉末混合后选区激光熔化制备的实质上仍是三种金属的合金材料。
CN 109261958A公开了一种表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料的制备方法，该方法首先采用3D打印法制备多孔钛骨架或多孔钛合金骨架，然后将多孔钛骨架或多孔钛合金骨架腐蚀后进行清洗和干燥，再完全包埋于金属包套内的超细钽粉中，经真空封口后进行低温扩散烧结，最后取出后清除粉末，得到表面包覆钽涂层的医用多孔钛或钛合金材料。该方法只是骨架材料采用3D打印进行制备，包覆层的制备受骨架的结构影响较大，对于复杂结构难以形成均匀包覆层。
综上所述，对于复合结构材料的制备，还需要根据不同材料的特性和结构特点，选择合适的组合方式以制备方法，以满足材料的性能要求。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明的目的在于提供一种3D打印钛铝复合材料及其制备方法，所述钛铝复合材料通过形成含铝基体和含钛保护层的包覆型结构，充分结合钛、铝金属的特性，使所得复合材料具有密度小、强度高、结构致密以及耐腐蚀性强的优点，性能优异，可适用领域更广。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种3D打印钛铝复合材料，所述复合材料由含铝基体和包覆于所述含铝基体表面的含钛保护层组成，所述含铝基体呈规则多面体结构。
本发明中，所述钛铝复合材料未采用传统的合金组成方式，而是形成含铝基体和含钛保护层的包覆型结构，在充分保留基体结构密度小、强度高等优势的基础上，增加保护层，提高其耐腐蚀性，提供了一种新的金属组合的方式，扩展了金属材料的应用领域；通过对基体结构的明确，便于采用简便方式得到保护层，无需进行金属的大范围熔融，能耗及成本较低。
以下作为本发明优选的技术方案，但不作为本发明提供的技术方案的限制，通过以下技术方案，可以更好地达到和实现本发明的技术目的和有益效果。
作为本发明优选的技术方案，所述含铝基体的材料包括铝或铝合金。
优选地，所述含钛保护层的材料包括钛或钛合金。
本发明中，所述钛铝复合材料的基体和保护层材料的选择不局限于金属单质，根据性能需要，同样可以选择各自金属的合金材料；其中铝合金可选择AlSi10Mg合金、AlSi7Mg合金等，钛合金可选择Ti6Al4V合金等。
作为本发明优选的技术方案，所述含铝基体的表面均为规则平面。
本发明中，根据3D打印选区激光熔化法的需要，为了使保护层原料粉末能够铺设在基体表面上，含铝基体通常需要选择由多个平面组成的规则结构件，如棱柱形，最常见的为长方体、正方体等平行六面体。
优选地，所述含钛保护层的厚度为1～3mm，例如1mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm、2mm、2.4mm、2.7mm或3mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，含钛保护层厚度的选择铝基体的大小以及钛铝复合材料的应用场合等有关；根据含钛保护层厚度的选择，本发明中的钛铝复合材料的整体密度在3.5g/m3以下，满足轻量化要求，可用于航空航天、汽车制造等领域。
另一方面，本发明提供了一种3D打印钛铝复合材料的制备方法，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将含铝基体置于3D打印设备内，在含铝基体的上表面铺设含钛粉末后进行激光打印，含钛粉末熔化、冷却后形成含钛保护层；
(2)翻转含铝基体，使其另一个表面成为上表面，重复步骤(1)直至所有表面形成含钛保护层，得到包覆含铝基体；
(3)将步骤(2)得到的包覆含铝基体施加贴合压力，并进行真空退火处理，得到钛铝复合材料。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述含铝基体固定于3D打印设备的打印平台上。
优选地，步骤(1)所述含铝基体装入3D打印设备前，先进行表面喷砂处理。
本发明中，所述含铝基体在进行选区激光熔化前，表面需要进行预处理，以保证表面清洁无杂质，并获得一定的粗糙度，增加附着力，便于保护层的包覆。
优选地，步骤(1)所述含钛粉末的粒径不大于53μm，其中含钛粉末的选择并非单一的粒径值，而是含钛粉末在一定粒径范围内的组合，属于不同的规格，例如15～45μm、15～53μm、0～45μm、0～53μm等规格的粉末。
优选地，步骤(1)所述含钛粉末在铝基体的上表面均匀铺设。
作为本发明优选的技术方案，步骤(1)所述激光打印的功率为250～300W，例如250W、260W、270W、280W、290W或300W等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述激光的扫描速率为1000～1500mm/s，例如1000mm/s、1100mm/s、1200mm/s、1300mm/s、1400mm/s或1500mm/s等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(1)所述激光的扫描间距为0.1～0.12mm，例如0.1mm、0.105mm、0.11mm、0.115mm或0.12mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，采用选区激光熔化法，含钛粉末升温熔化及后续冷却速率均极快，控制区域精度高，不会过度影响基体的结构，只是基体表面附近区域温度升高，便于与熔融的含钛粉末结合，形成保护层。
优选地，步骤(1)所述激光打印完成一次后，再次铺粉重复操作，直至得到所需厚度的含钛保护层。
优选地，步骤(1)形成的含钛保护层的厚度为1～3mm，例如1mm、1.2mm、1.5mm、1.8mm、2mm、2.4mm、2.7mm或3mm等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(2)所述含铝基体的表面均为平面。
优选地，所述含铝基体所有表面形成含钛保护层后，对相邻表面的相接处进行表面修饰，形成平整均匀的含钛保护层。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述贴合压力在包覆含铝基体的全表面施加。
优选地，步骤(3)所述贴合压力通过夹具夹持来施加，例如夹具可由夹块通过螺栓连接固定而构成。
优选地，步骤(3)所述贴合压力的大小为3～10MPa，例如3MPa、4MPa、5MPa、6MPa、7MPa、8MPa、9MPa或10MPa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
作为本发明优选的技术方案，步骤(3)所述真空退火处理在真空退火炉中进行。
优选地，所述真空退火炉内抽真空至5×10-3Pa以下，例如5×10-3Pa、4×10-3Pa、3×10-3Pa、2×10-3Pa、1×10-3Pa、8×10-4Pa或5×10-4Pa等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述真空退火处理的温度为500～550℃，例如500℃、510℃、520℃、530℃、540℃或550℃等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述真空退火处理的时间为0.5～2h，例如0.5h、0.6h、0.8h、1h、1.2h、1.5h、1.8h或2h等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
优选地，步骤(3)所述真空退火处理后的冷却方式为随炉冷却。
优选地，步骤(3)所述真空退火处理后的冷却速率为2～6℃/min，例如2℃/min、2.5℃/min、3℃/min、3.5℃/min、4℃/min、4.5℃/min、5℃/min、5.5℃/min或6℃/min等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用。
本发明中，经过3D打印形成的保护层与基体的结合作用以及致密性不强，还需要施加贴合压力，并进行退火热处理，由于退火处理在真空条件下进行，因此贴合压力无法通过气体来施加，因而采用固体夹具的夹持作用来施加压力，退火处理能够消除内部残余应力，提高保护层的致密性与强度。
作为本发明优选的技术方案，所述制备方法包括以下步骤：
(1)将含铝基体固定于3D打印设备内的打印平台上，在含铝基体的上表面均匀铺设含钛粉末，所述含钛粉末的粒径不大于53μm，然后进行激光打印，所述激光的功率为250～300W，扫描速率为1000～1500mm/s，扫描间距为0.1～0.12mm，含钛粉末熔化、冷却后形成含钛保护层，再次铺粉重复操作，直至得到厚度为1～3mm的含钛保护层；
(2)翻转含铝基体，使其另一个表面成为上表面，重复步骤(1)直至所有表面形成含钛保护层，对相邻表面的相接处进行表面修饰，形成平整均匀的含钛保护层，得到包覆含铝基体；
(3)将步骤(2)得到的包覆含铝基体的全表面施加大小为3～10MPa的贴合压力，并进行真空退火处理，抽真空至压力达到5×10-3Pa以下，所述真空退火处理的温度为500～550℃，保温时间为0.5～2h；然后进行随炉冷却，冷却速率为2～6℃/min，得到钛铝复合材料。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
(1)本发明所述复合材料通过形成含铝基体和含钛保护层的包覆型结构，提供了一种新的金属组合的方式，充分结合钛、铝金属的特性，使所得复合材料具有密度小、强度高、结构致密以及耐腐蚀性强的优点，性能优异；
(2)本发明所述复合材料采用选区激光熔化的方法进行保护层的制备，操作简便，控制精度高，无需进行金属的大范围熔融，能耗及成本较低。
具体实施方式
为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，下面对本发明进一步详细说明。但下述的实施例仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明保护范围以权利要求书为准。
本发明具体实施方式部分提供了一种3D打印钛铝复合材料及其制备方法，所述复合材料由含铝基体和包覆于所述含铝基体表面的含钛保护层组成，所述含铝基体呈规则多面体结构。
所述制备方法包括以下步骤：
(1)将含铝基体置于3D打印设备内，在含铝基体的上表面铺设含钛粉末后进行激光打印，含钛粉末熔化、冷却后形成含钛保护层；
(2)翻转含铝基体，使其另一个表面成为上表面，重复步骤(1)直至所有表面形成含钛保护层，得到包覆含铝基体；
(3)将步骤(2)得到的包覆含铝基体施加贴合压力，并进行真空退火处理，得到钛铝复合材料。
以下为本发明典型但非限制性实施例：
实施例1：
本实施例提供了一种3D打印钛铝复合材料及其制备方法，所述复合材料由铝基体和包覆于所述铝基体表面的钛保护层组成，所述铝基体呈长方体结构。
所述钛保护层的厚度为1.5mm。
所述制备方法包括以下步骤：
(1)将铝基体固定于3D打印设备内的打印平台上，在铝基体的上表面均匀铺设钛粉末，所述钛粉末的平均粒径为35.2μm，然后进行激光打印，所述激光的功率为270W，扫描速率为1200mm/s，扫描间距为0.11mm，钛粉末熔化、冷却后形成钛保护层，再次铺粉重复操作，直至得到厚度为1.5mm的钛保护层；
(2)翻转铝基体，使其另一个表面成为上表面，重复步骤(1)直至所有表面形成钛保护层，对相邻表面的相接处进行表面修饰，形成平整均匀的钛保护层，得到包覆铝基体；
(3)将步骤(2)得到的包覆铝基体的全表面施加大小为5MPa的贴合压力，并进行真空退火处理，抽真空至压力为4×10-3Pa，所述真空退火处理的温度为550℃，时间为2h；然后进行随炉冷却，冷却速率为4℃/min，得到钛铝复合材料。
本实施例中，所述钛铝复合材料以钛包覆铝基体形成，整体密度小，仅为3.5g/m3，结构致密，耐腐蚀性极强，采用3.5wt％NaCl溶液浸泡处理，2000h后无明显腐蚀。
实施例2：
本实施例提供了一种3D打印钛铝复合材料及其制备方法，所述复合材料由铝硅合金基体和包覆于所述铝硅合金基体表面的钛保护层组成，所述铝硅合金基体呈平行六面体结构。
所述钛保护层的厚度为2mm。
所述制备方法包括以下步骤：
(1)将铝硅合金基体固定于3D打印设备内的打印平台上，在铝硅合金基体的上表面均匀铺设钛粉末，所述钛粉末的平均粒径为24.7μm，然后进行激光打印，所述激光的功率为250W，扫描速率为1000mm/s，扫描间距为0.1mm，钛粉末熔化、冷却后形成钛保护层，再次铺粉重复操作，直至得到厚度为2mm的钛保护层；
(2)翻转铝硅合金基体，使其另一个表面成为上表面，重复步骤(1)直至所有表面形成钛保护层，对相邻表面的相接处进行表面修饰，形成平整均匀的钛保护层，得到包覆铝硅合金基体；
(3)将步骤(2)得到的包覆铝硅合金基体的全表面施加大小为3MPa的贴合压力，并进行真空退火处理，抽真空至压力为5×10-3Pa，所述真空退火处理的温度为535℃，时间为0.5h；然后进行随炉冷却，冷却速率为6℃/min，得到所述复合材料。
本实施例中，所述复合材料以钛包覆铝硅合金基体形成，整体密度小，仅为3.4g/m3，结构致密，耐腐蚀性极强，采用3.5wt％NaCl溶液浸泡处理，2000h后无明显腐蚀。
实施例3：
本实施例提供了一种3D打印钛铝复合材料及其制备方法，所述复合材料由铝基体和包覆于所述铝基体表面的钛合金保护层组成，所述铝基体呈六棱柱结构。
所述钛合金保护层的厚度为2.4mm。
所述制备方法包括以下步骤：
(1)将铝基体固定于3D打印设备内的打印平台上，在铝基体的上表面均匀铺设钛合金粉末，所述粉末的平均粒径为39.4μm，然后进行激光打印，所述激光的功率为300W，扫描速率为1500mm/s，扫描间距为0.12mm，所述粉末熔化、冷却后形成钛合金保护层，再次铺粉重复操作，直至得到厚度为2.4mm的钛合金保护层；
(2)翻转铝基体，使其另一个表面成为上表面，重复步骤(1)直至所有表面形成钛合金保护层，对相邻表面的相接处进行表面修饰，形成平整均匀的钛合金保护层，得到包覆铝基体；
(3)将步骤(2)得到的包覆铝基体的全表面施加大小为8MPa的贴合压力，并进行真空退火处理，抽真空至压力为2×10-3Pa，所述真空退火处理的温度为520℃，时间为1h；然后进行随炉冷却，冷却速率为2℃/min，得到所述复合材料。
本实施例中，所述复合材料以钛合金包覆铝基体形成，整体密度小，仅为3.2g/m3，结构致密，耐腐蚀性极强，采用3.5wt％NaCl溶液浸泡处理，2000h后无明显腐蚀。
实施例4：
本实施例提供了一种3D打印钛铝复合材料及其制备方法，所述复合材料由铝镁合金基体和包覆于所述铝镁合金基体表面的钛合金保护层组成，所述铝镁合金基体呈正方体结构。
所述钛合金保护层的厚度为1.2mm。
所述制备方法包括以下步骤：
(1)将铝镁合金基体固定于3D打印设备内的打印平台上，在铝镁合金基体的上表面均匀铺设钛合金粉末，所述粉末的平均粒径为45.5μm，然后进行激光打印，所述激光的功率为260W，扫描速率为1400mm/s，扫描间距为0.115mm，粉末熔化、冷却后形成钛合金保护层，再次铺粉重复操作，直至得到厚度为1.2mm的钛合金保护层；
(2)翻转铝镁合金基体，使其另一个表面成为上表面，重复步骤(1)直至所有表面形成钛合金保护层，对相邻表面的相接处进行表面修饰，形成平整均匀的钛合金保护层，得到包覆铝镁合金基体；
(3)将步骤(2)得到的包覆铝镁合金基体的全表面施加大小为4MPa的贴合压力，并进行真空退火处理，抽真空至压力为1×10-3Pa，所述真空退火处理的温度为500℃，时间为1.2h；然后进行随炉冷却，冷却速率为5℃/min，得到所述复合材料。
本实施例中，所述复合材料以钛合金包覆铝镁基体形成，整体密度小，仅为3.3g/m3，结构致密，耐腐蚀性极强，采用3.5wt％NaCl溶液浸泡处理，2000h后无明显腐蚀。
实施例5：
本实施例提供了一种3D打印钛铝复合材料及其制备方法，所述复合材料由铝基体和包覆于所述铝基体表面的钛合金保护层组成，所述铝基体呈正八面体结构。
所述钛合金保护层的厚度为3mm。
所述制备方法包括以下步骤：
(1)将铝基体固定于3D打印设备内的打印平台上，在铝基体的上表面均匀铺设钛合金粉末，所述粉末的平均粒径为30.5μm，然后进行激光打印，所述激光的功率为280W，扫描速率为1100mm/s，扫描间距为0.105mm，粉末熔化、冷却后形成钛合金保护层，再次铺粉重复操作，直至得到厚度为3mm的钛合金保护层；
(2)翻转铝基体，使其另一个表面成为上表面，重复步骤(1)直至所有表面形成钛合金保护层，对相邻表面的相接处进行表面修饰，形成平整均匀的钛合金保护层，得到包覆铝基体；
(3)将步骤(2)得到的包覆铝基体的全表面施加大小为10MPa的贴合压力，并进行真空退火处理，抽真空至压力为4.5×10-3Pa，所述真空退火处理的温度为540℃，时间为1.5h；然后进行随炉冷却，冷却速率为3℃/min，得到所述复合材料。
本实施例中，所述复合材料以钛合金包覆铝基体形成，整体密度小，仅为3.45g/m3，结构致密，耐腐蚀性极强，采用3.5wt％NaCl溶液浸泡处理，2000h后无明显腐蚀。
综合上述实施例可以得出，本发明所述复合材料通过形成含铝基体和含钛保护层的包覆型结构，提供了一种新的金属组合的方式，充分结合钛、铝金属的特性，使所得复合材料具有密度小、强度高、结构致密以及耐腐蚀性强的优点，性能优异，可适用领域更广；所述复合材料采用选区激光熔化的方法进行保护层的制备，操作简便，控制精度高，无需进行金属的大范围熔融，能耗及成本较低。
申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细产品与方法，但本发明并不局限于上述详细产品与方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细产品与方法才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明产品的等效替换及辅助组分、操作的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

Claims (24)

1.一种3D打印钛铝复合材料，其特征在于，所述复合材料由含铝基体和包覆于所述含铝基体表面的含钛保护层组成，所述含铝基体呈规则多面体结构，所述含铝基体的表面均为规则平面；
所述复合材料的制备方法包括以下步骤：
（1）将含铝基体置于3D打印设备内，在含铝基体的上表面铺设含钛粉末后进行激光打印，含钛粉末熔化、冷却后形成含钛保护层；
（2）翻转含铝基体，使其另一个表面成为上表面，重复步骤（1）直至所有表面形成含钛保护层，所述含铝基体所有表面形成含钛保护层后，对相邻表面的相接处进行表面修饰，形成平整均匀的包覆含铝基体；
（3）将步骤（2）得到的包覆含铝基体施加贴合压力，所述贴合压力的大小为3~10MPa，并进行真空退火处理，得到钛铝复合材料。
2.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述含铝基体的材料包括铝或铝合金。
3.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述含钛保护层的材料包括钛或钛合金。
4.根据权利要求1所述的复合材料，其特征在于，所述含钛保护层的厚度为1~3mm。
5.根据权利要求1-4任一项所述的复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
（1）将含铝基体置于3D打印设备内，在含铝基体的上表面铺设含钛粉末后进行激光打印，含钛粉末熔化、冷却后形成含钛保护层；
（2）翻转含铝基体，使其另一个表面成为上表面，重复步骤（1）直至所有表面形成含钛保护层，所述含铝基体所有表面形成含钛保护层后，对相邻表面的相接处进行表面修饰，形成平整均匀的包覆含铝基体；
（3）将步骤（2）得到的包覆含铝基体施加贴合压力，所述贴合压力的大小为3~10MPa，并进行真空退火处理，得到钛铝复合材料。
6.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述含铝基体固定于3D打印设备的打印平台上。
7.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述含铝基体装入3D打印设备前，先进行表面喷砂处理。
8.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述含钛粉末的粒径不大于53μm。
9.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述含钛粉末在铝基体的上表面均匀铺设。
10.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述激光打印的功率为250~300W。
11.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述激光的扫描速率为1000~1500mm/s。
12.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述激光的扫描间距为0.1~0.12mm。
13.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述激光打印完成一次后，再次铺粉重复操作，直至得到所需厚度的含钛保护层。
14.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）形成的含钛保护层的厚度为1~3mm。
15.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（2）所述含铝基体的表面均为平面。
16.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述贴合压力在包覆含铝基体的全表面施加。
17.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述贴合压力通过夹具夹持来施加。
18.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述真空退火处理在真空退火炉中进行。
19.根据权利要求18所述的制备方法，其特征在于，所述真空退火炉内抽真空至5×10- 3Pa以下。
20.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述真空退火处理的温度为500~550℃。
21.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述真空退火处理的时间为0.5~2h。
22.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述真空退火处理后的冷却方式为随炉冷却。
23.根据权利要求22所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）所述真空退火处理后的冷却速率为2~6℃/min。
24.根据权利要求5所述的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
（1）将含铝基体固定于3D打印设备内的打印平台上，在含铝基体的上表面均匀铺设含钛粉末，所述含钛粉末的粒径不大于53μm，然后进行激光打印，所述激光的功率为250~300W，扫描速率为1000~1500mm/s，扫描间距为0.1~0.12 mm，含钛粉末熔化、冷却后形成含钛保护层，再次铺粉重复操作，直至得到厚度为1~3mm的含钛保护层；
（2）翻转含铝基体，使其另一个表面成为上表面，重复步骤（1）直至所有表面形成含钛保护层，对相邻表面的相接处进行表面修饰，形成平整均匀的含钛保护层，得到包覆含铝基体；
（3）将步骤（2）得到的包覆含铝基体的全表面施加大小为3~10MPa的贴合压力，并进行真空退火处理，抽真空至压力达到5×10-3Pa以下，所述真空退火处理的温度为500~550℃，保温时间为0.5~2h；然后随炉冷却，冷却速率为2~6℃/min，得到钛铝复合材料。
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