制造铝-铬合金零件的方法技术

本发明专利技术涉及制造零件的方法，包括形成连续的彼此叠置的固体金属层(20

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造铝-铬合金零件的方法
本专利技术的
是使用增材制造(fabricationadditive)技术制造铝合金零件的方法。
技术介绍
自1980年代以来，增材制造技术得到了发展。这些技术包括通过增材材料来形成零件，并且与旨在去除材料的机械加工技术相反。增材制造以前局限于原型制作(prototypage)，现在则可用于制备一系列工业产品，包括金属零件。术语“增材制造”根据法国标准XPE67-001被定义为：“通过增材材料来由数字对象逐层制造物理对象的方法集”。标准ASTMF2792(2012年1月)也定义了增材制造。ISO/ASTM17296-1中还定义并描述了各种增材制造方式。文献WO2015/006447中描述了采用增材制造来制备具有低孔隙率的铝制零件。连续层的施加通常通过应用所谓的增材材料然后借助激光束、电子束、等离子炬或电弧类型的能量源来熔化或烧结增材材料而完成。无论应用何种增材制造方式，每个增材层的厚度均为约数十微米或数百微米。一种增材制造手段是熔融或烧结呈粉末形式的增材材料。这可以是通过能量束熔化或烧结。选择性激光烧结(SLS)或直接金属激光烧结(DMLS)技术尤其为人所知，其中将一层金属或金属合金粉末应用于待制造的零件，并根据数字模型用来自激光束的热能选择性地烧结。另一种金属形成方法包括选择性激光熔化(SLM)或电子束熔化(EBM)，其中使用由激光或定向电子束提供的热能来选择性熔化(而不是烧结)金属粉末，使其在冷却和凝固时融合。激光熔化沉积(LMD)也是已知的，其中喷射粉末和通过激光束熔化粉末同时进行。专利DE102007018123描述了一种用于获得结构部件的快速原型制作方法，其中起始材料是铝-钪合金。专利申请WO2016/209652描述了一种制造具有高机械强度的铝的方法，包括：制备具有一种或多种所需近似粉末尺寸并具有近似形态的雾化铝粉末；烧结粉末以通过增材制造形成产品；固溶；淬火；和对以增材方式制造的铝回火。专利申请US2017/0016096描述了一种通过局部熔化制造零件的方法，尤其是通过使粉末暴露于电子束或激光束类型的能量束而获得，所述粉末由铝合金组成，其中铝合金的铜含量在5质量％和6质量％之间，镁含量在2.5质量％和3.5质量％之间。专利申请EP2796229公开了一种制造通过分散而增强的铝金属合金的方法，包括以下步骤：获得粉末形式的铝合金组合物，该组合物能够获得通过分散而增强的微观结构；将低能量密度的激光束引导到具有合金组合物的一部分粉末上，从该部分的粉末合金组合物上去除激光束；然后以大于或等于约106℃每秒的速度冷却该部分的粉末合金组合物，从而形成通过分散而增强的铝金属合金。所述方法特别适合于具有根据下述化学式的组成的合金：AlcompFeaSibXc，其中X表示至少一种选自Mn、V、Cr、Mo、W、Nb和Ta的元素；“a”为2.0原子％至7.5原子％；“b”为0.5原子％至3.0原子％；“c”为0.05原子％至3.5原子％；余量为铝和偶然的杂质，条件是[Fe+Si]/Si比例位于约2.0:1至5.0:1的范围内。专利申请US2016/0138400描述了包含以下的合金：3重量％至12重量％的铁，0.1重量％至3重量％的钒，0.1重量％至3重量％的硅和1.0重量％至6重量％的铜，余量为铝和杂质，其适合用于增材制造技术。出版物“CharacterizationofAl-Fe-V-Siheat-resistantaluminumalloycomponentsfabricatedbyselectivelasermelting”，JournalofMaterialResearch，第30卷，第10期，2015年5月28日，描述了通过选择性激光熔化(SLM)制造具有组成为以重量％计Al-8.5Fe-1.3V-1.7Si的耐热部件。出版物“MicrostructureandmechanicalpropertiesofAl-Fe-V-Sialuminumalloyproducedbyelectronbeammelting”，MaterialsScience&EngineeringA659(2016)207–214，描述了与先前文章中通过EBM所获得的合金相同的合金的零件。专利申请US2018/010216描述了通过快速凝固法制造的基于铝和镁并且包含锆的合金和通过增材制造获得的零件。通过增材制造获得的铝制零件的机械性能取决于形成增材金属的合金，更确切地取决于其组成，增材制造方法的参数以及应用的热处理。本专利技术的专利技术人已经确定了这样一种合金组成，其用于增材制造方法时，使得能够获得具有显著机械性能的零件，同时获得一种具有有益的生产率的方法。
技术实现思路
本专利技术的第一个目的是一种制造零件的方法，该方法包括形成连续的彼此叠置的固体金属层，每一层皆具有由数字模型定义的图案，每一层皆通过沉积称为增材金属的金属形成，使增材金属经受能量的供应以熔化和通过凝固形成所述层，其中增材金属呈粉末形式，其暴露于能量束导致熔化随后凝固以形成固体层，所述方法的特征在于增材金属为包含以下合金元素的铝合金：-Cr，根据质量分数计在2％和10％之间；-Zr，根据质量分数计在0％和5％之间，优选地在0.5％和5％之间。将这种含量的锆添加至含有铬的合金中使得能够获得具有改善的硬度的零件，同时特别降低了开裂风险，这对于增材制造零件是特别有利的。这就是铬的质量分数优选为至少3％且优选地至少4％的原因。优选的铬的最大质量分数为8％甚或6％。优选的锆的最小质量分数为0.75％且优选1％。优选的锆的最大质量分数为3％。合金可任选地包含至少一种甚或至少两种甚或至少三种选自以下的元素：-Mn，根据质量分数计0.06％至6％，优选不超过3％且优选不超过2％；-Ti，根据质量分数计0.01％至5％，优选至少0.1％，优选不超过3％，优先不超过2％且优选地不超过1％；-V，根据质量分数计0.06％至6％，优选地不超过3％，优先地不超过2％且优选地不超过1％。这些元素可导致弥散相或精细的金属间相的形成，从而使得能够提高所获得的材料的硬度。这些元素也可通过增加为达到硬度峰值所需的温度或持续时间而对合金的热稳定性产生有益影响。合金还可包含至少一种甚或至少两种甚或至少三种选自以下的元素：-Ag，根据质量分数计0.06％至1％；-Li，根据质量分数计0.06％至1％；-Cu，根据质量分数计0.06％至5％，Cu含量小于Cr含量且优选地0.1％至2％；-Zn，根据质量分数计0.06％至1％。元素Ag、Cu、Zn和Li可通过硬化沉淀或通过它们对固溶体的性质的影响而对材料的强度起作用。任选地，可以添加质量分数至少0.06％且不超过5％、优选地不超过3％、优先地不超过2％且优选地不超过1％的至少一种选自以下的元素：Sc、Hf、W、Nb、Ta、Y、Yb、Nd、Er、Co、N本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.制造零件的方法，所述方法包括形成连续的彼此叠置的固体金属层(20

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】20180208 FR 18701381.制造零件的方法，所述方法包括形成连续的彼此叠置的固体金属层(201…20n)，每一层皆具有由数字模型(M)定义的图案，每一层皆通过沉积称为增材金属的金属(25)形成，使增材金属经受能量的供应以熔化和通过凝固形成所述层，其中增材金属呈粉末形式(25)，其暴露于能量束(32)导致熔化随后凝固以形成固体层(201…20n)，所述方法的特征在于，增材金属(25)为至少包含以下合金元素的铝合金：
-Cr，根据质量分数计在2％和10％之间；
-Zr，根据质量分数计在0％和5％之间，优选地在0.5％和5％之间。


2.根据权利要求1所述的方法，其中铝合金包括以下元素中的至少一种：
-Mn，根据质量分数计在0.06％和6％之间，优选地不超过3％且优选地不超过2％；
-Ti，根据质量分数计在0.01％和5％之间，优选地至少0.1％，优选地不超过3％，优先地不超过2％且优选地不超过1％；
-V，根据质量分数计在0.06％和6％之间，优选地不超过3％，优先地不超过2％且优选地不超过1％。


3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中铝合金包含以下元素中的至少一种：
-Ag，根据质量分数计在0.06％和1％之间；
-Li，根据质量分数计在0.06％和1％之间；
-Cu，根据质量分数计在0.06％和5％之间，Cu含量小于Cr含量且优选地在0.1％和1％之间；
-Zn，根据质量分数计在0.06％和1％之间。


4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中铝合金还包括以下元素中的至少一种，以形成更多的弥散相或精细的金属间相：
质量分数为至少0.06％且不超过5％、优选地不超过3％、优先地不超过2％且优选地不超过1％的以下元素中的至少一种：Sc、Hf、W、Nb、Ta、Y、Yb、Nd、Er、Co、Ni。


5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中铝合金还包括以下元素中的至少一种：
质量分数为至少0.06％且不超过6％，优先地...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·谢哈布，
申请(专利权)人：肯联铝业技术中心，
类型：发明
国别省市：法国;FR