制造铝合金零件的方法技术

本发明专利技术涉及制造零件(20)的方法，该方法包括形成彼此叠置的连续金属层(201…

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制造铝合金零件的方法


[0001]本专利技术的
是使用增材制造(fabrication additive)技术制造铝合金零件的方法。

技术介绍

[0002]自20世纪80年代以来，增材制造技术得到了发展。它们包括通过添加材料来形成零件，这与旨在移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)，现在则可用于大规模制造工业产品，包括金属零件。
[0003]术语“增材制造”根据法国标准XPE67
‑
001被定义为“逐层通过添加材料由数字对象制造物理对象的一组方法”。标准ASTMF2792(2012年1月)也定义了增材制造。标准ISO/ASTM17296
‑
1中也定义并描述了不同的增材制造方式。文献WO2015006447中记载了使用增材制造来制备具有低孔隙率的铝制零件。通常通过施加所谓的填充材料(mat
é
riau d'apport)，然后使用激光束、电子束、等离子炬或电弧型的能量源熔化或烧结填充材料来进行连续层的施加。无论应用何种增材制造方式，增加的每一层的厚度均为约几十或几百微米。
[0004]可使用其他增材制造方法。可作为实例而非限制性地提及熔化或烧结粉末形式的填充材料。这可由激光熔化或烧结组成。专利申请US20170016096记载了一种通过局部熔化制造零件的方法，所述局部熔化通过将粉末暴露于电子束或激光束型的能量束获得，该方法还称为首字母缩写词SLM，表示“选择性激光熔化(Selective Laser Melting)”；或“EBM”，表示“电子束熔化(Electron Beam Melting)”。
[0005]通过增材制造获得的铝零件的机械性能取决于形成填充金属的合金，更具体而言取决于其组成，以及取决于在实施增材制造后施加的热处理。
[0006]本申请人已经确定了一种合金组合物，当用于增材制造方法时，所述组合物允许获得具有显著的机械性能的零件，而无需施加固溶和淬火型的热处理。此外，所用零件具有令人关注的导热或导电性能。这允许使这些零件的可能应用多样化。

技术实现思路

[0007]本专利技术的第一个目的是一种制造零件的方法，该方法包括形成彼此叠置的连续金属层，每一层通过填充金属的沉积形成，对填充金属进行能量输入以熔化并在固化时构成所述层，所述方法的特征在于，填充金属为包括以下合金元素(重量％)的铝合金：
[0008]‑
Zr：0.5％至2.5％，优选根据第一变体0.8至2.5％，更优选1至2.5％，还更优选1.3至2.5％；或优选根据第二变体0.5至2％，更优选0.6至1.8％，更优选0.6至1.6％，更优选0.7至1.5％，更优选0.8至1.5％，更优选0.9至1.5％，还更优选1至1.4％；
[0009]‑
Fe：0％至3％，优选0.5％至2.5％；优选根据第一变体0.8至2.5％，优选0.8至2％，更优选0.8至1.2；或优选根据第二变体1.5至2.5％，优选1.6至2.4％，更优选1.7至2.3％；
[0010]‑
任选地Si：≤0.3％，优选≤0.2％，更优选≤0.1％；
[0011]‑
任选地Cu：≤0.5％，优选0.05至0.5％，优选0.1至0.4％；
[0012]‑
任选地Mg：≤0.2％，优选≤0.1％，优选<0.05％；
[0013]‑
其他合金元素各自<0.1％，且总共<0.5％；
[0014]‑
杂质：各自<0.05％，且总共<0.15％；
[0015]余量为铝。
[0016]在其他合金元素中，可提及例如Cr、V、Ti、Mn、Mo、W、Nb、Ta、Sc、Ni、Zn、Hf、Nd、Ce、Co、La、Ag、Li、Y、Yb、Er、Sn、In、Sb、Sr、Ba、Bi、Ca、P、B和/或混合稀土金属(mischm
é
tal)。
[0017]优选地，该方法可包括以下特征，单独考虑或根据技术上可行的组合考虑：
[0018]‑
Zr：0.8至2.5％，或优选1％至2.5％，或还优选1.2％至2.5％，或还优选1.3％至2.5％或还优选1.5％至2.5％；
[0019]‑
Zr：0.5至2％，更优选0.6至1.8％，更优选0.6至1.6％，更优选0.7至1.5％，更优选0.8至1.5％，更优选0.9至1.5％，还更优选1至1.4％；
[0020]‑
Fe：0.5％至2.5％或0.5％至2％；优选0.8至2.5％，优选0.8至2％，更优选0.8至1.2；
[0021]‑
Fe：0.5％至2.5％或0.5％至2％；优选1.5至2.5％，优选1.6至2.4％，更优选1.7至2.3％；
[0022]‑
Si：<0.2％，且优选<0.1％；
[0023]‑
Si≥0.01％，甚或≥0.05％；
[0024]‑
Cu：0.05％至0.5％，优选0.1至0.4％；
[0025]‑
Zr：0.5％至2.5％且Fe≥1％；
[0026]‑
Zr：0.5％至2.5％且Fe<1％；
[0027]‑
每种其他合金元素的重量分数严格低于500ppm、300ppm、200ppm、甚或100ppm；
[0028]‑
每种杂质的重量分数严格低于300ppm、200ppm甚或100ppm；
[0029]‑
合金不含Cr、V、Mn、Ti、Mo，或根据重量分数计低于500ppm、300ppm、200ppm甚或低于100ppm。
[0030]根据一个变体，本专利技术使用的合金包含Cu，其重量分数为0.05％至0.5％，优选0.1至0.4％。
[0031]特别地，各层均可描绘出由数字模型定义的图案。
[0032]该方法可包括，在形成层之后，即在形成最终零件之后，施加至少一种热处理。热处理可为回火或退火，或包括回火或退火。其还可包括固溶和淬火，尽管优选避免这些。其还可包括热等静压。
[0033]为了提高机械性能，可进行以下热处理：
[0034]‑
在高于400℃的温度下，在这种情况下，热处理的时间为0.1h至10h；
[0035]‑
或在300℃至400℃的温度下，在这种情况下，热处理的时间为0.5h至100h。
[0036]为了提高导热或导电性能，热处理可在高于或等于350℃，或高于或等于400℃的温度下进行，或时间为90至200h，以获得最佳的热导率或电导率。例如，温度为380至470℃，时间为90至110h。
[0037]根据一个有利的实施方案，在形成层之后，即在形成最终零件之后，或在热处理之
后，该方法不包括本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种制造零件(20)的方法，该方法包括形成彼此叠置的连续金属层(201…
20
n
)，每一层通过填充金属(15，25)的沉积形成，对填充金属进行能量输入以熔化并在固化时构成所述层，所述方法的特征在于，填充金属(15，25)为包括以下合金元素(重量％)的铝合金：
‑
Zr：0.5％至2.5％，优选根据第一变体0.8至2.5％，更优选1至2.5％，还更优选1.3至2.5％；或优选根据第二变体0.5至2％，更优选0.6至1.8％，更优选0.6至1.6％，更优选0.7至1.5％，更优选0.8至1.5％，更优选0.9至1.5％，还更优选1至1.4％；
‑
Fe：0％至3％，优选0.5％至2.5％；优选根据第一变体0.8至2.5％，优选0.8至2％，更优选0.8至1.2；或优选根据第二变体1.5至2.5％，优选1.6至2.4％，更优选1.7至2.3％；
‑
任选地Si：≤0.3％，优选≤0.2％，更优选≤0.1％；
‑
任选地Cu：≤0.5％，优选0.05至0.5％，优选0.1至0.4％；
‑
任选地Mg：≤0.2％，优选≤0.1％，优选<0.05％；
‑
其他合金元素各自<0.1％，且总共<0.5％；
‑
杂质：各自<0.05％，且总共<0.15％；余量为铝。2.根据权利要求1所述的方法，其中其他元素选自：Cr、V、Ti、Mn、Mo、W、Nb、Ta、Sc、Ni、Zn、Hf、Nd、Ce、Co、La、Ag、Li、Y、Yb、Er、Sn、In、Sb、Sr、Ba、Bi、Ca、P、B和/或混合稀土金属。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中每种其他合金元素的重量分数低于300ppm，甚或低于200ppm，甚或低于100ppm。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中：
‑
Zr：0.5％至2.5％；
‑
Fe≥1％。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其中：
‑
Zr：0.5％至2.5％；
‑
Fe：<1％。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，包括在形成层(201…
20
n
)之后，即形成在最终零件之后，施加热处理。7.根据权利要求6所述的方法，其中热处理为回火或退火。8.根据权利要求6或7中任一项所述的方法，其中进行以下热处理：
‑
在高于400℃的温度下，在这种情况下，热处理的时间...

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