采用适用于目标方法/材料对的粉末，通过用高能束熔融或烧结粉末颗粒来叠加制造部件的方法技术

本发明专利技术涉及制备部件的领域，所述部件通过用高能束熔融或烧结粉末颗粒，由伴有非连续的增强物(具体为陶瓷或金属互化物增强物)的金属基质复合物材料、陶瓷基质复合物材料、陶瓷材料、金属互化物材料或金属材料制成。在特征性方式中，使用的粉末是球形度介于0.8‑1.0，形状系数介于1‑√2的颗粒的单一粉末，每个粉末颗粒具有基本相同的平均组成，且所述粉末的颗粒的粒度分布以以下方式在平均直径值d50％附近变窄：(d90％‑d50％)/d50％≤0.66且(d50％‑d10％)/d50％≤0.33具有“跨度”：(d90％‑d10％)/d50％≤1.00所述方法可应用于通过选择性激光熔融(SLM)或通过选择性激光烧结(SLS)或甚至通过直接金属沉积(DMD)快速制造部件。这样的粉末适用于目标方法/材料对。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】采用适用于目标方法/材料对的粉末，通过用高能束熔融或烧结粉末颗粒来叠加制造部件的方法本专利技术涉及制备部件的领域，所述部件由伴有非连续的增强物(具体为陶瓷或金属互化物增强物)的金属基质复合物(MMC)材料、陶瓷基质复合物(CMC)材料、陶瓷材料、金属互化物材料或金属材料，通过用高能束熔融或烧结粉末颗粒制成。术语“非连续的增强物”是指增强成分(element)，例如短纤维(须)和颗粒，特别是单晶颗粒，其与长纤维型的连续的增强成分不同。在所述高能束中，激光束和电子束是以具体但非限制性的方式描述的。激光束可以是脉冲的或连续的。本专利技术具体致力于通过用激光束直接金属沉积或通过用激光选择性熔融粉末床或甚至通过用激光选择性烧结粉末床来快速制备部件。选择性激光烧结(SLS)是一种熔融一部分粉末，而剩余的粉末保持为固态的方法。其尤其涉及用陶瓷材料、CMC材料和某些MMC材料制备部件。对于陶瓷和CMC材料，液相占少数(通常介于0.5体积百分比(体积％)至3体积％之间)，而对于MMC材料，所述液相占多数，很少低于70体积％。选择性激光熔融(SLM)是一种将所有粉末熔融的方法，它的一些主要特征在下文中参考图1总结。将材料的第一粉末层10例如用辊30(或任何其它沉积用具)沉积在结构支持物80上，所述支持物可以是固体支持物，某个其它部件的一部分，或用于制备某些部件结构的支持网格。在所述辊30向前运动过程中，所述粉末从供料料斗70转移到所述结构支持物80上，随后所述粉末在所述辊30的一次或多次回返运动过程中被刮平(scraped)并可能被轻度压实。所述粉末由颗粒60组成。在位于与结构料斗85附近的回收料斗40中回收多余粉末，在所述结构料斗(constructionbin)85中结构支持物80垂直运动。发生器90用于产生激光束95，控制系统50用于控制所述激光束95照射到结构支持物80的任何区域从而扫过粉末层的任何区域。所述激光束具有形状，其在焦平面中的直径分别通过扩束器52和对焦系统54(它们一起构成了光学系统)变化。随后，通过用激光束95扫描，将所述粉末的第一层10一个区域的温度上升至高于所述粉末的熔融温度TF的温度。所述SLM方法可用任何高能束替代激光束95，只要该束具有能够使所述粉末颗粒与其上放置有所述颗粒的材料的一部分(也称为形成液体池的整体部分的稀释区)熔融的足够的能量即可。所述束扫描可通过例如组成控制系统50的一部分的检流计头来进行。例如，所述控制系统以非限制性的方式包括至少一个可控的镜子55，激光束95在到达粉末层之前在所述镜子上反射，所述粉末层使其全部表面点位于与包含在对焦系统54内的聚焦透镜相同的高度，通过用检流计头来控制所述镜子的角度位置从而所述激光束扫描第一粉末层的至少一个区域，因此遵循对部件预先建立的轮廓。出于此目的，用储存在电脑工具数据库中的信息控制所述检流计头，所述电脑工具用于通过电脑辅助设计和制造待制造的部件。因此，在第一层10的所述区域中的粉末颗粒60熔融并形成固定在所述结构支持物80上的第一一片式(one-piece)元件15。在此阶段中，所述材料熔融之后，也可用激光束扫描所述第一层的多个独立区域，从而形成多个互不相交的第一元件15，随后固结。将所述支持物80下降一定高度，所述高度与所述第一层的厚度(介于20微米(μm)至100μm之间，通常为30-50μm)相对应。随后，将粉末的第二层20沉积在第一层10和第一一片式或联合的元件15上，随后通过暴露于激光束95中来将第二层20的部分或完全地位于第一一片式或联合的元件15的之上的区域(如图1所示)加热，以致在第二层20的该区域中的粉末颗粒与元件15的至少一个部分熔融在一起，从而形成第二一片式或联合的元件25，元件15和25两者一起形成在图1所示的实施例中的一片式块。应理解，根据要构造的部件的轮廓，特别是如果有底切(undercut)表面，会发生这样的情况，即发现第一层10的上述区域将不会，甚至不会部分地处于第二层20的上述区域之下，并且在这样的情况下，第一联合的元件15和第二联合的元件25随后不形成一片式块。所述逐层构建部件的方法，随后通过在已经形成的组件上添加其它粉末层继续进行。用激光束95扫描使得能通过赋予每层匹配要制造的部件的几何形状的形状来构建每层。正在构建的部件的较低的层或多或少比较高的层冷却得快。所述采用激光束的直接金属沉积(DMD)方法在下文中参考图2描述。通过喷嘴190将粉末颗粒60吹入惰性载体气体中，从而在结构支持物180上形成材料的第一层110。在吹送粉末颗粒60的同时，喷嘴190传送来自发生器194的激光束195。喷嘴190的第一孔口191(通过该孔口将粉末吹到结构支持物180上)与第二孔口192(通过该孔口发射激光束195)共轴，从而将所述粉末吹入激光束195中。术语“同轴喷嘴”是指粉末束与激光束同轴，激光焦点(FL)和粉末焦点(FP)在喷嘴190的对称轴上对齐(可相对于所述粉末焦点(FP)调整所述激光焦点(FL))。所述粉末形成锥形壳，并且所述激光束为圆锥形。激光束195将所述粉末的温度升高至比其熔融温度TF更高的温度，从而所述粉末在激光束195的作用下在支持表面180上形成池102。所述池102也可通过以下方法开始在支持物180上形成：将暴露于激光束195中的支持物180的区域向下熔融出一定深度：在这样的情况下，所述粉末被供给至池102，其到达该池102时处于完全熔融的状态。或者例如，喷嘴190的位置可相对于激光束的位置调节，从而所述粉末不会在激光束195中花费足够的时间，或者所述粉末颗粒离开所述喷嘴的速度太快，或者所述激光束没有足够的能量来完全熔融所述池上游的粉末颗粒，因此所述颗粒只有在它们到达池102之后才变得完全熔融，所述池102已经通过暴露于激光束195中的粉末180的区域的熔融而在支持表面180上形成。在所述池的上游，所述粉末可能不被激光束195熔融，或者所述粉末仅可被部分熔融，这是由于组成所述粉末的一些颗粒的尺寸太大，或是由于颗粒的质量流速太高以至于所述粉末不能在到达所述池之前被完全熔融。最终，在到达已预先在支持物的表面180上形成的池之前，不需要升高所述粉末的温度，从而当所述粉末到达所述池时是冷的，这通过以如下方式相对于激光束调节喷嘴190来实现：所述粉末束和激光束在工作平面上不拦截(intercept)。随着由喷嘴190和激光束195形成的组件(或支持物180)向下游行进，池102被保持并逐渐固化，从而在支持物180上形成固化材料105的第一珠。例如，继续所述过程以在支持物180上形成另一固化的珠，其中所述另一珠与所述第一珠并列并且平行。因此，通过移动由喷嘴190和激光束195形成的组件，或支持物180、在支持物180上沉积的材料的第一层110，并通过固化，形成第一一片式元件115，其形状与由储存在电脑工具的数据库中的信息确定的形状相符，所述电脑工具用于通过电脑辅助设计和制造待制造的部件。随后，使喷嘴190进行第二次扫描，从而以相似的方式在预先联合的第一元件115上形成材料的第二层120。所述第二层120形成第二联合的元件125，其中，元件115和125两者一起形成了一片式块。除了被供给至池1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制备部件的方法，所述部件由伴有非连续增强物，具体为陶瓷或金属互化物增强物的金属基质复合物材料、陶瓷基质复合物材料、陶瓷材料、金属互化物材料或金属材料，通过用高能束熔融或烧结粉末颗粒来制备，其中使用的粉末是单一颗粒粉末，所述颗粒具有介于0.8‑1.0的球形度，并且形状系数介于1‑√2，各粉末颗粒具有基本一致的平均组成，其中所述粉末的颗粒的粒度分布以这样的方式在平均直径值d50％附近变窄：(d90％‑d50％)/d50％≤0.66且(d50％‑d10％)/d50％≤0.33其中(d90％‑d10％)/d50％≤1.00。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2013.07.04 FR 13/015911.一种制备部件的方法，所述部件由伴有非连续增强物，具体为陶瓷或金属互化物增强物的金属基质复合材料、陶瓷基质复合物材料、陶瓷材料、金属互化物材料或金属材料，通过用高能束熔融或烧结粉末颗粒来制备，其中使用的粉末是单一颗粒粉末，所述颗粒具有介于0.8-1.0的球形度，并且形状系数介于1-√2，各粉末颗粒具有基本一致的平均组成，其中所述粉末的颗粒的粒度分布以这样的方式在平均直径值d50％附近变窄：(d90％-d50％)/d50％≤0.66且(d50％-d10％)/d50％≤0.33其中(d90％-d10％)/d50％≤1.00，其中，所用粉末的组成具有量不为零但小于0.5重量％即5000ppm或5g/kg的至少一种其它化学元素，并且，与粉末的组成中没有所述其它化学元素的情况相比，所述其它化学元素适用于改善由所述材料得到的部件的所述材料的微观结构，且所述粉末颗粒具有增强物，所述其它化学元素适用于通过由用高能束熔融所述粉末颗粒的一部分形成的液体来促进所述增强物的润湿。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述颗粒的粒度分布通过“跨度”值限定：(d90％-d10％)/d50％小于或等于0.50，其中：(d90％-d50％)/d50％≤0.33且(d...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·科林，L·基施纳，
申请(专利权)人：斯内克马公司，欧洲航空防务及航天公司EADS法国公司，空客直升机，
类型：发明
国别省市：法国;FR