铝合金、增材制造方法和热传导部件技术

公开了一种铝合金、增材制造方法和热传导部件。该合金包括铝、镍、钪以及可选地一种、两种或更多种其他金属。铝合金适合用于飞行器的轻质高热传导部件、例如热交换器的增材制造。在第一步骤中，根据本发明专利技术的铝合金的粉末通过增材制造、例如L

【技术实现步骤摘要】
铝合金、增材制造方法和热传导部件


[0001]本专利技术涉及铝合金。本专利技术还涉及用于使用铝合金进行增材制造的方法以及制造部件，优选地为用于飞行器的热传导部件，例如热交换器。

技术介绍

[0002]注意，在整个本公开内容中，表述“wt％”意指“重量百分比”。
[0003]DE 10 2007 018 123 B4公开了适合用于快速原型方法的铝钪(AlSc)合金。钪的质量比例为0.4wt％或更高。
[0004]EP 2 646 587 B1公开了由于较低密度和改进的抗张强度而能够组合轻质构造的铝钪钙(AlScCa)合金。
[0005]在申请日未公布并且不构成根据欧洲专利公约(EPC)第54条第(2)款或第(3)款的现有技术的德国专利申请10 2020 131 823.5公开了被改进用于如在增材制造方法、例如激光粉末床熔合(L
‑
PBF)中所展示的快速加热和冷却的铝钪钛(AlScTi)合金。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供具有改进的热性能和/或强度性能的改进的合金。
[0007]本专利技术提供了一种铝(Al)合金，其包括：
[0008]‑
具有从0.1wt％至小于5.5wt％的比例的镍(Ni)；
[0009]‑
平衡Al和具有总量为小于0.5wt％的不可避免的杂质；以及
[0010]‑
可选地，具有从0.1wt％至3.0wt％的比例的钪(Sc)；
[0011]‑
可选地至少一个第一附加合金元素，其适合用于补充或用于替代Sc，其中，单独的第一附加合金元素的单独比例不超过2.0wt％并且第一附加合金元素的总比例不超过3.0wt％；
[0012]‑
可选地至少一个第二附加合金元素，其选自包括钒(V)、铌(Nb)、铬(Cr)、钼(Mo)、硅(Si)、铁(Fe)和钴(Co)的组，其中，单独的第二附加合金元素的单独比例不超过2.0wt％并且第二附加合金元素的总比例不超过3.0wt％；
[0013]‑
可选地至少一个第三附加合金元素，其选自包括镁(Mg)、锰(Mn)和钙(Ca)的组，其中，单独的第三附加合金元素的单独比例不超过2.0wt％并且第三附加合金元素的总比例不超过3.0wt％。
[0014]优选地，Ni的比例为从0.3wt％至5.5wt％，更优选地从0.5wt％至5.5wt％，更优选地从0.6wt％至5.5wt％，更优选地从1.0wt％至5.5wt％，更优选地大于2.0wt％至5.5wt％，更优选地从2.1wt％至5.5wt％，更优选地从2.5wt％至5.5wt％，更优选地大于2.5wt％至5.5wt％，更优选地从2.6wt％至5.5wt％，更优选地从2.6wt％至5.0wt％，更优选地从2.6wt％至4.0wt％。
[0015]优选地，Sc的比例为从0.1wt％至1.5wt％，更优选地从0.1wt％至1.0wt％，更优选地从0.1wt％至0.8wt％，更优选地从0.1wt％至0.7wt％，更优选地从0.1wt％至0.60wt％，
更优选地从0.1wt％至小于0.55wt％，更优选地从0.1wt％至0.50wt％。
[0016]优选地，第一附加合金元素选自包括以下的组：锆(Zr)、钽(Ta)、铪(Hf)、钇(Y)和铒(Er)。
[0017]优选地，单独的第一附加合金元素的单独比例为从0.1wt％至1.0wt％，更优选地从0.1wt％至0.7wt％，更优选地从0.1wt％至0.60wt％，更优选地从0.1wt％至0.55wt％，更优选地从0.1wt％至0.50wt％。
[0018]优选地，选择Zr，并且Zr的单独比例低于0.3wt％，更优选地低于0.2wt％。
[0019]优选地，合金不含Zr。优选地，合金不含Ti。优选地，合金不含Mg。优选地，合金不含Ca。
[0020]优选地，合金包括Al、Ni、Sc和Ca，其中，Ca的比例为从0.5wt％至5wt％。
[0021]优选地，合金包括Al、Ni、Sc和Cr，其中，Cr的比例为从0.2wt％至3wt％，优选地从0.5wt％至2.7wt％。
[0022]优选地，合金包括Al、Ni、Sc和Zr，其中，Zr的比例为从0.1wt％至0.5wt％，优选地从0.1wt％至0.2wt％。
[0023]优选地，合金包括Al、Ni、Sc、Zr和Ca，其中，Zr的比例为从0.1wt％至0.5wt％，优选地从0.1wt％至0.2wt％，并且其中，Ca的比例为从0.5wt％至5wt％。
[0024]优选地，合金包括Al、Ni、Sc、Zr和Cr，其中，Zr的比例为从0.1wt％至0.5wt％，优选地从0.1wt％至0.2wt％，并且其中，Cr的比例为从0.2wt％至3wt％，优选地从0.5wt％至2.7wt％。
[0025]本专利技术提供了一种用于制造预备部件的增材制造方法，该预备部件优选地为热传导预备部件，例如预备热交换器，该方法包括：
[0026]a)从粉末层形成粉末床，该粉末层包含由上面描述的优选的合金制成的金属粉末或者由该金属粉末构成；
[0027]b)在将粉末床和/或粉末层整体加热至从200℃至低于金属粉末的熔点的温度时，优选地加热至从200℃至400℃的温度时，立即局部熔化粉末层，随后进行凝固；
[0028]c)如果预备部件未完成，则在先前的粉末层的顶部上添加另一粉末层，并且重复步骤b)和步骤c)直到预备部件完成为止。
[0029]优选地，粉末床包括由具有允许外延生长的晶格常数的单晶材料制成的构建板，其中，在步骤a)中，第一粉末层沉积在构建板上。优选地，单晶材料为铝合金。
[0030]优选地，构建板由上面描述的优选的合金制成。优选地，构建板为单晶。优选地，单晶被定向成使得其<100>
‑
方向与粉末层构建的方向平行。
[0031]优选地，在步骤b)中，通过加热构建板来对粉末床进行整体加热。
[0032]优选地，该方法还包括：
[0033]d)在完成预备部件之后，将预备部件加热至从200℃至450℃的温度，优选地从210℃至300℃的温度，更优选地从225℃至275℃的温度，这将预备部件由于析出硬化而转变成硬化部件。
[0034]本专利技术提供了一种热传导部件或热交换器，其优选地用于飞行器，其中，该热传导部件或热交换器包括由上面描述的优选的合金制成的部分，或者其中，该热传导部件或热交换器能够通过上面描述的优选的方法获得。
具体实施方式
[0035]本专利技术涉及在增材制造领域中特定新开发的Al合金(Al
‑
xNi
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ySc，而x和y限定相应合金元素的wt％)的改进的制造技术，特别是关于在同时足够的强度水平下用于热交换器应用的改进的热性能。特别是对于未来的移动场景如零排放飞行器或城市空中移动车辆，合金和制造技术本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种铝(Al)合金，其包括：
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具有从0.1wt％至5.5wt％的比例的镍(Ni)；
‑
平衡铝(Al)和具有总量为小于0.5wt％的不可避免的杂质；以及
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可选地，具有从0.1wt％至3.0wt％的比例的钪(Sc)；
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可选地至少一个第一附加合金元素，其适合用于补充或用于替代Sc，其中，单独的第一附加合金元素的单独比例不超过2.0wt％并且所述第一附加合金元素的总比例不超过3.0wt％；
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可选地至少一个第二附加合金元素，其选自包括以下的组：钒(V)、铌(Nb)、铬(Cr)、钼(Mo)、硅(Si)、铁(Fe)和钴(Co)，其中，单独的第二附加合金元素的单独比例不超过3.0wt％，优选地不超过2.0wt％，并且所述第二附加合金元素的总比例不超过3.0wt％；
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可选地至少一个第三附加合金元素，其选自包括以下的组：镁(Mg)、锰(Mn)和钙(Ca)，其中，单独的第三附加合金元素的单独比例不超过2.0wt％并且所述第三附加合金元素的总比例不超过3.0wt％。2.根据权利要求1所述的合金，其中，Ni的比例为从0.3wt％至5.5wt％，更优选地从0.5wt％至5.5wt％，更优选地从0.6wt％至5.5wt％，更优选地从1.0wt％至5.5wt％，更优选地大于2.0wt％至5.5wt％，更优选地从2.1wt％至5.5wt％，更优选地从2.5wt％至5.5wt％，更优选地大于2.5wt％至5.5wt％，更优选地从2.6wt％至5.5wt％，更优选地从2.6wt％至5.0wt％，更优选地从2.6wt％至4.0wt％。3.根据前述权利要求中任一项所述的合金，其中，Sc的比例为从0.1wt％至1.5wt％，更优选地从0.1wt％至1.0wt％，更优选地从0.1wt％至0.8wt％，更优选地从0.1wt％至0.7wt％，更优选地从0.1wt％至0.60wt％，更优选地从0.1wt％至小于0.55wt％，更优选地从0.1wt％至0.50wt％。4.根据权利要求2或3所述的合金，其中，所述合金包括Al、Ni和Sc，其中，Ni的比例为从0.3wt％至5.5wt％并且Sc的比例为从0.1wt％至1.5wt％，其中，优选地，Ni的比例为从0.6wt％至5.5wt％并且Sc的比例为从0.1wt％至0.7wt％，其中，更优选地，Ni的比例为从1.0wt％至5.5wt％并且Sc的比例为从0.1wt％至0.7wt％，其中，更优选地，Ni的比例为大于2.0wt％至5.5wt％并且Sc的比例为从0.1wt％至0.7wt％。5.根据前述权利要求中任一项所述的合金，其中，所述第一附加合金元素选自包括以下的组：锆(Zr)、钽(Ta)、铪(Hf)、钇(Y)和铒(Er)。6.根据前述权利要求中任一项所述的合金，其中，所述单独的第一附加合金元素的单独比例为从0.1wt％至1.0wt％，更优选地从0.1wt...

【专利技术属性】
技术研发人员：大卫，
申请(专利权)人：空中客车简化股份公司，
类型：发明
国别省市：