制造铝合金零件的方法技术

制造零件(20)的方法，所述方法包括形成彼此叠置的连续的金属层(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。
现有技术
[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生产工业产品，包括金属零件。
[0003]术语“增材制造”根据法国标准XP E67
‑
001被定义为“通过添加材料由数字对象逐层制造物理对象的一组方法”。标准ASTM F2792(2012年1月)也定义了增材制造。标准ISO/ASTM 17296
‑
1中也定义并描述了各种增材制造方式。文献WO 2015006447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，然后使用诸如激光束、电子束、等离子炬或电弧之类的能量源熔化或烧结填充材料来施加连续层。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]也可使用其他增材制造方法。以非限制性的方式，可列举呈粉末形式的填充材料的熔化或烧结。这可包括激光熔化或烧结。专利申请US20170016096记载了一种通过使粉末暴露于电子束或激光束类型的能量而获得的局部熔化零件制造方法，所述方法也称为首字母缩写SLM，意思是“选择性激光熔化”，或“EBM”，意思是“电子束熔化”。
[0005]通过增材制造获得的铝制零件的机械性能取决于形成填充金属的合金，并且更具体地取决于其组成，以及增材制造实施之后施加的热处理。
[0006]4xxx型硅铝合金(Al
‑
Si)任选包括Mg，目前被认为是用于SLM工艺应用的最成熟的合金。然而，这种类型的合金在阳极氧化过程中可能会出现一些问题。此外，热传导和电传导都受到限制。
[0007]文献WO2018185259描述了一种合金，旨在以粉末的形式在SLM型增材制造工艺中使用。特别地，所述合金可包含按质量计2％至7％的Mg。它还可以包含质量分数为0
‑
1％的Zr。
[0008]文献US20180010216描述了一种合金，旨在以粉末的形式在SLM型增材制造工艺中使用。所述合金可包括质量分数为1％至10％的Mg和0.45％至3％的Zr。值得注意的是，这种合金不包括铁。
[0009]文献WO2018009359描述了粉末形式的铝合金，包括质量分数为1至10％的Mg和质量分数为0.3至3％的Zr。所述合金还可包括Fe、Cu，但这些元素以不可避免的杂质形式存在，其含量小于500ppm。
[0010]专利技术人已经确定了一种合金组合物，该组合物用于增材制造工艺时可以获得这样的零件，其结合了良好机械性能，特别是断裂伸长率和屈服强度之间的良好折衷。

技术实现思路

[0011]本专利技术的第一主题是制造零件的方法，所述方法包括形成彼此叠置的连续的金属层，每一层通过沉积填充金属形成，对所述填充金属进行能量供应以便熔化并通过固化构成所述层，所述方法的特征在于填充金属为铝合金，所述铝合金包括以下合金元素(重量％)：
[0012]‑
Mg：2.0％
‑
5.0％；
[0013]‑
Zr：0.5％
‑
1.0％；
[0014]‑
Fe：0.6％
‑
3.0％；
[0015]‑
任选地Zn：≤0.5％；
[0016]‑
任选地Cu：≤0.5％；
[0017]‑
其他合金元素总计≤4.0％，优选≤2.0％，并且各自≤1.0％，优选≤0.5％；
[0018]‑
杂质：各自<0.05％，且总计<0.15％；
[0019]‑
余量铝。
[0020]在所述其他合金元素中，可列举例如Cr、V、Ti、Mo、Ni、W、Nb、Ta、Sc、Hf、Nd、Ce、Co、La、Ag、Mn、Li、Y、Yb、Er、Sn、In、Si、Sb、Sr、Ba、Bi、Ca、P、B和/或稀土金属混合物(mischm
é
tal)。每种其他合金元素的质量分数，单独计算，可小于或等于1.0％、或500ppm、或300ppm、或200ppm、或100ppm。
[0021]以本领域技术人员已知的方式，稀土金属混合物的组成通常为约45至50％的铈、25％的镧、15至20％的钕和5％镨。
[0022]所述合金可以是这样的，即它不包括Sc，除了任选地处于杂质状态的Sc之外。当所述合金包含Sc时，Sc的质量分数优选严格小于500ppm。
[0023]所述合金可以是这样的，即它不包含Mn，除了任选地处于杂质状态的Mn之外。当所述合金包含Mn时，Mn的质量分数优选严格小于500ppm。
[0024]所述合金可以是这样的，即它不包含Si，除了任选地处于杂质状态的Si之外。当所述合金包含Si时，Si的质量分数优选小于0.2％，优先小于0.15％。
[0025]根据本专利技术的一个变型方案，所述合金不是根据铝业协会分类的AA6xxx型合金。
[0026]所述方法可包括以下特征，这些特征可单独地选取或根据技术可行的组合选取：
[0027]‑
Mg：2.0％
‑
3.5％且优选Mg：2.0％
‑
3.0％；
[0028]‑
Zr：0.6％
‑
1.0％且优选0.7％
‑
0.95％；
[0029]‑
Fe：0.8％
‑
1.5％。
[0030]每一层可特别地描绘出由数字模型定义的图案。
[0031]所述方法可包括在形成层之后施加至少一种热处理。热处理可以是或可包括应力消除、回火(revenu)或退火，能够在优选200℃至500℃的温度下进行。它还可以包括固溶热处理和淬火。它还可以包括热等静压。
[0032]根据一个有利的实施方案，所述方法不包括在形成层之后的淬火型热处理。因此，优选地，所述方法不包括固溶热处理然后淬火的步骤。
[0033]根据另一个实施方案，填充金属呈粉末形式，其暴露于光束或带电颗粒会导致局部熔化，然后固化，从而形成固体层。根据另一个实施方案，填充金属由填充丝(fil d
’
apport)获得，其暴露于热源例如电弧会导致局部熔化，随后固化，从而形成固体层。
[0034]本专利技术的第二主题是一种金属零件，在应用根据本专利技术第一主题的方法后获得。
[0035]本专利技术的第三主题是材料，特别是粉末或丝材形式的材料，旨在用作增材制造方法的填充材料，其特征在于其由铝合金形成，所述铝合金包括以下合金元素(以重量计)：
[0036]‑
Mg：2.0％
‑
5.0％；...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.制造零件(20)的方法，所述方法包括形成彼此叠置的连续的金属层(201……
20
n
)，每一层通过沉积填充金属(15，25)形成，对所述填充金属进行能量供应以便熔化并通过固化构成所述层，所述方法的特征在于填充金属(15，25)为铝合金，所述铝合金不包括Mn，除非任选地处于杂质状态，且所述铝合金包括以下合金元素(重量％)：
‑
Mg：2.0％
‑
5.0％；
‑
Zr：0.5％
‑
1.0％；
‑
Fe：0.6％
‑
3.0％；
‑
任选地Zn：≤0.5％；
‑
任选地Cu：≤0.5％；
‑
其他合金元素，总计≤4％，并且各自≤1.0％，所述其他合金元素选自：Cr、V、Ti、Mo、Ni、W、Nb、Ta、Sc、Hf、Nd、Ce、Co、La、Ag、Li、Y、Yb、Er、Sn、In、Si、Sb、Sr、Ba、Bi、Ca、P、B和/或稀土金属混合物；
‑
杂质：各自<0.05％，且总计<0.15％；
‑
余量铝。2.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中Mg：2.0％
‑
3.5％或Mg：2.0％
‑
3.0％。3.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中Zr：0.6％
‑
1.0％且优选Zr：0.7％
‑
0.95％。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中Fe：0.8％
‑
1.5％。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，不包括Sc，除非任选地处于杂质状态。6.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，每种其他合金元素各自的质量分数小于500ppm，或小于300ppm，或小于200ppm，或小于100ppm。7.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
)之后施加热处理。8.根据权利要求7所述的方法，其中热处理为应力消...

【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：