制造分散体强化的材料的方法技术

呈现了用于生产分散体强化的材料的方法。所述方法包括将多个第一金属颗粒暴露于分散胶体形成颗粒的悬浮液，以形成其上具有所述分散胶体形成颗粒的金属颗粒。其具有所述分散胶体形成颗粒的金属颗粒经受能量过程以形成分散体强化的材料。还提供了制造在金属基基质中含有纳米尺寸的分散胶体的分散体强化的材料或金属部件的方法。

【技术实现步骤摘要】
制造分散体强化的材料的方法
本专利技术主题一般性涉及生产分散体强化的材料的方法，并且更特别地，本说明书的实施方案涉及生产其中具有纳米尺寸的分散胶体的分散体强化的材料的方法。
技术介绍
用于制造分散体强化的材料的一种方法是机械合金化方法，该方法基于使用球磨方法将某些金属颗粒与其它颗粒粉末混合，随后将混合物热固化以形成主体。然而，机械合金化方法可能在研磨和提取期间将某些污染物引入金属颗粒，这可能影响所得材料的结构和化学性质。此外，以这种方式生产的金属粉末和颗粒在研磨期间可能吸附杂散元素，这可能在最终材料中引入不期望的污染物。另外，机械合金化方法(例如所述的球磨方法)可能耗时且昂贵。此外，球磨的粉末的粉末质量可能不可靠，并且不能复制用于大规模粉末生产。
技术实现思路
本说明书的实施方案涉及制造分散体强化的材料的方法，并且更特别地涉及生产其中具有纳米尺寸的分散胶体的分散体强化的材料的方法。在一个实施方案中，提供了一种用于生产分散体强化的材料的方法，所述方法包括将多个第一金属颗粒暴露于分散胶体形成颗粒的悬浮液。所述第一金属颗粒和分散胶体形成颗粒可以包含相同或不同的金属组合物。所述分散胶体形成颗粒可以凝聚到所述第一金属颗粒的表面，因此产生其上具有分散胶体形成颗粒的多个金属颗粒。使其上具有所述分散胶体形成颗粒的所述金属颗粒经受能量过程以形成分散体强化的材料。在又一个实施方案中，提供了制造包含分散在金属基基质中的纳米尺寸的分散胶体的分散体强化的金属部件的方法。所述方法包括用含有合适的流体载体(例如水)和分散胶体形成粉末的悬浮液覆盖第一金属粉末，以形成其上具有分散胶体形成颗粒的金属粉末。所述第一金属粉末和分散胶体形成粉末可以包含不同的金属组合物。所述第一金属粉末还可以包括平均粒度大于所述分散胶体形成颗粒的粒度的颗粒。所述方法进一步包括使用电子束熔融(EBM)、直接选择性激光熔融(DSLM)、选择性激光熔融(SLM)、直接金属激光熔融(DMLM)或定向能量沉积(DED)由其上具有所述分散胶体形成颗粒的所述金属粉末生产部件。附图说明当参照附图阅读以下详细描述时，本专利技术的实施方案的这些和其它特征和方面将变得更好理解，其中相似的符号在附图中始终表示相似的部分，其中：图1是根据本说明书的实施方案，制造分散体强化的材料的实例方法的流程图；图2A说明根据本说明书的实施方案，涂布有细氧化铝颗粒的镍颗粒的放大的图像；图2B说明根据本说明书的实施方案，涂布有细氧化铝颗粒的多个镍颗粒的放大的图像；图3A说明根据本公开的实施方案，分散体强化的镍材料的透射电子图像；图3B说明根据本公开的实施方案，其中具有纳米尺寸的分散胶体的分散体强化的镍材料的透射电子图像；和图3C说明根据本公开的实施方案，其中具有纳米尺寸的分散胶体的分散体强化的镍材料的透射电子图像。具体实施方式各种实施方案公开了用于用增材加工生产分散体强化的材料的方法。所述方法包括将包含第一金属组合物的多个第一金属颗粒暴露于包含第二金属组合物的分散胶体形成颗粒的悬浮液，以形成其上具有分散胶体形成颗粒的多个金属颗粒。其上具有分散胶体形成颗粒的多个金属颗粒具有包含第一金属组合物的内部部分和包含第二金属组合物的分散胶体形成颗粒的外表面部分。可以使其上具有分散胶体形成颗粒的多个金属颗粒经受能量过程以形成分散体强化的材料。在某些实施方案中，第一金属组合物可以包括任何金属合金或基础合金组合物，例如镍合金、钛合金、钴合金、锌合金、铝合金、铁合金和/或铜合金。在一些实施方案中，多个第一金属颗粒的第一平均粒度为约10μm至约1000μm。在某些实施方案中，第二金属组合物可以包括铝、钇、铈、镧、镁、锡、钛、锌和/或锆的任何合适的氮化物、碳化物和/或氧化物。在一些实施方案中，分散胶体形成颗粒的第二平均粒度为约5nm至约250nm。在某些实施方案中，多个第一金属颗粒的第一平均粒度大于分散胶体形成颗粒的第二平均粒度。在一些实施方案中，悬浮液包括流体载体，所述流体载体为水。在一些实施方案中，能量过程包括电子束熔融(EBM)、直接选择性激光熔融(DSLM)、选择性激光熔融(SLM)、直接金属激光熔融(DMLM)、定向能量沉积(DED)及其组合。在能量过程期间，其上具有分散胶体形成颗粒的金属颗粒形成含有第二金属组合物的纳米尺寸的分散胶体的分散体强化的材料。在某些实施方案中，分散体强化的材料含有约1体积%至约10体积%的包含第二金属组合物的分散胶体。形成本公开的分散体强化的材料的方法不需要机械合金化以形成分散体强化的材料。有利地，与通过机械合金化形成的那些相比，根据本公开的方法形成的分散体强化的材料可以具有较少的污染物。此外，与通过本文未公开的其它手段制造的其它材料相比，本说明书的分散体强化的材料可以以较低的制造成本制造，并且可以在较少的时间内制造。图1说明根据本说明书的实施方案，制造在金属基基质中具有分散胶体的纳米尺寸的颗粒的分散体强化的材料的实例方法(100)的流程图。在(102)处，该方法包括将多个第一金属颗粒暴露于分散胶体形成颗粒的悬浮液。第一金属颗粒包含第一金属组合物。第一金属组合物可以是适合用作分散体强化的材料中的金属基基质的任何金属组合物或金属合金。在某些实施方案中，第一金属组合物可以包括铁、铬、镍、铝、钴、钼、锰、镁、硅、铜、铌、钛、难熔金属、钽、铪、钇、钒、钨、锆及其组合。在一些实施方案中，第一金属组合物可以包括金属基基质，例如包含不锈钢、铁基合金、铝基合金、钛基合金、镍基合金或其组合的合金组成基质。第一金属颗粒也可以具有第一平均粒度。在一些实施方案中，第一平均粒度是金属颗粒的平均直径尺寸。在一些实施方案中，第一平均粒度可以是约10µm至约1000µm。在一些实施方案中，第一平均粒度可以是约20µm至约800µm。在一些实施方案中，第一平均粒度可以是约30µm至约700µm。在一些实施方案中，第一平均粒度可以是约40µm至约600µm。在一些实施方案中，第一平均粒度可以是约50µm至约500µm。在一些实施方案中，第一平均粒度可以是约100µm至约400µm。在一些实施方案中，第一平均粒度可以是约200µm至约300µm。分散胶体形成颗粒包含第二金属组合物。第二金属组合物可以基于分散体强化的材料的期望的特性和分散胶体材料来选择。例如，第二金属组合物可以包括任何合适的金属氧化物、金属氮化物、金属碳化物或其组合。在一些实施方案中，第二金属组合物可以是适合用作金属基基质内的分散胶体的任何金属或金属合金。在一些实施方案中，第二金属组合物包括金属氧化物，例如氧化铝。在一些实施方案中，第二金属组合物可以包括铁、镍、钴、钼、锰、镁、硅、铜、铌、钛、难熔金属、钽、铪、钒、硼、铝、钇、锑、钡、铈、铟、镧、镁、锡、钛、锌、锆及其组合。在一些实施方案中，第二金属组合物可以包括铁、镍、钴、钼、锰、镁、硅、铜、铌、钛、难熔金属、钽、铪、钒、硼、铝、钇、锑、钡、铈、铟、镧、镁、锡、钛、锌、锆及其组合的任何合适本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于生产分散体强化的材料的方法，所述方法包括：/n将包含第一金属组合物的多个第一金属颗粒暴露于包含第二金属组合物的分散胶体形成颗粒的悬浮液，以形成其上具有所述分散胶体形成颗粒的多个金属颗粒，其中其上具有所述分散胶体形成颗粒的所述多个金属颗粒具有包含所述第一金属组合物的内部部分和包含所述第二金属组合物的外表面部分；和/n使其上具有所述分散胶体形成颗粒的所述多个金属颗粒经受能量过程以形成分散体强化的材料。/n

【技术特征摘要】
20200221 US 16/7971221.用于生产分散体强化的材料的方法，所述方法包括：
将包含第一金属组合物的多个第一金属颗粒暴露于包含第二金属组合物的分散胶体形成颗粒的悬浮液，以形成其上具有所述分散胶体形成颗粒的多个金属颗粒，其中其上具有所述分散胶体形成颗粒的所述多个金属颗粒具有包含所述第一金属组合物的内部部分和包含所述第二金属组合物的外表面部分；和
使其上具有所述分散胶体形成颗粒的所述多个金属颗粒经受能量过程以形成分散体强化的材料。


2.权利要求1所述的方法，其中所述第一金属组合物包含至少一种选自镍、钛、钴、锌、铜、铌、钽、钨、钼和钇的金属。


3.权利要求1所述的方法，其中所述多个第一金属颗粒包含约10μm至约1000μm的第一平均粒度。


4.权利要求1所述的方法，其中所述分散胶体形成颗粒包含约5nm至约250nm的第二平均粒度。


5.权利要求1所述的方法，其中所述多个第一金属颗粒包含第一平均粒度并且所述分散胶体形成颗粒包含第二平均粒度，其中所述第一平均粒度大于所述第二平均粒度。


6.权利要求1所述的方法，其中所述第...

【专利技术属性】
技术研发人员：D·G·科尼策尔，A·E·韦斯曼，
申请(专利权)人：通用电气公司，
类型：发明
国别省市：美国;US