可3D打印合金制造技术

公开了合金金属和由合金金属制造零件的技术。根据本公开的一个方面的设备包括合金。这样的合金包含镁(Mg)、锆(Zr)、锰(Mn)和铝(Al)，其中Mg、Zr和Mn的包含产生合金的结构，该结构具有至少80兆帕(MPa)的屈服强度并且具有至少10％的伸长率(％)。至少10％的伸长率(％)。至少10％的伸长率(％)。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】可3D打印合金
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2020年12月21日提交的题为“HIGH
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PERFORMANCE ALUMINUM ALLOYS”的美国临时申请No.63/128,674和2021年4月23日提交的题为“3
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D PRINTABLE ALLOYS”的美国非临时申请No.17/239,486的优先权，其被转让给本申请的受让人，并且其全部内容通过引用明确并入本文，如同在本文完全阐述一样。


[0003]本专利技术总体上涉及合金材料，更具体地涉及可3D打印合金。

技术介绍

[0004]三维(3D)打印，也称为增材制造(AM)，为更有效地制造例如汽车、飞机、船只、摩托车、公共汽车、火车等的结构提供了新的机遇。已经证明将AM工艺应用于生产这些产品的行业能够产生结构高效的运输结构。例如，使用3D打印组件生产的汽车可以更坚固、更轻，从而更省油。此外，AM使制造商能够3D打印与传统的铸造、锻造和机械加工技术制造的零件相比的更复杂且具备更先进的功能和性能的零件。
[0005]尽管最近取得了这些进展，但在AM技术的实际应用方面仍存在一些障碍。例如，许多现有的合金可以被铸造或模制以产生相对无缺陷的结构，但在3D打印时，这些合金显示出裂纹和/或其他缺陷。当在某些应用中需要具有特定强度和/或延展性的部件时，制造商可能被迫使用传统的铸造、锻造和机械加工技术来制造部件，因为使用现有合金来3D打印部件会导致部件太脆弱或易碎。

技术实现思路
r/>[0006]下文将参照3D打印技术更全面地描述可3D打印金属合金的几个方面和特征。
[0007]根据本公开的一个方面的设备包括合金。这样的合金包含镁(Mg)、锆(Zr)、锰(Mn)和铝(Al)，其中包含Mg、Zr和Mn产生合金的结构，该结构具有至少80兆帕(MPa)的屈服强度和至少10％(％)的伸长率。
[0008]这样的合金进一步任选地包括基本上由Mg、Zr、Mn和Al组成的合金，合金中包含一定量的Mg，所述一定量的Mg至少通过固溶强化来改变合金的结构，合金中包含一定量的Zr，所述一定量的Zr至少通过沉淀硬化来改变合金的结构，合金中包含一定量的Mn，所述一定量的Mn至少通过固溶强化和沉淀硬化来改变合金的结构，并且合金中的结构产生至少150MPa的屈服强度并且具有至少10％的伸长率。
[0009]这样的合金可以进一步任选地包括至少一种溶质，其中所述至少一种溶质至少通过沉淀硬化、晶粒细化、晶界强化、固溶强化、等轴晶粒的数量、分散强化或促进合金结构中三铝化物颗粒形成来改变合金的结构。
[0010]这样的合金的至少一种溶质可以包括钇(Y),其中Y至少通过沉淀硬化或促进三铝化物颗粒形成来改变合金的结构，并且合金中Y的量小于或等于合金的约3重量％。
[0011]这样的合金的至少一种溶质可以包括铪(Hf),其中Hf至少通过沉淀硬化或促进三铝化物颗粒形成来改变合金的结构，并且合金中Hf的量小于或等于合金的约2重量％。
[0012]这样的合金的至少一种溶质可以包括镓(Ga),其中Ga至少通过固溶强化来改变合金的结构，并且其中合金中Ga的量小于或等于合金的约30重量％。
[0013]这样的合金的至少一种溶质可以包括铒(Er),其中Er至少通过沉淀硬化或促进三铝化物颗粒形成来改变合金的结构，并且合金中Er的量小于或等于合金的约15重量％。
[0014]这样的合金的至少一种溶质可以包括钛(Ti)和硼(B),其中Ti和B至少通过沉淀硬化和晶界强化来改变合金的结构，并且合金中Ti的量小于合金的约1重量％，并且合金中B的量小于合金的约0.5重量％。
[0015]这样的合金的至少一种溶质可以包括钛(Ti)和钒(V),其中Ti和V至少通过沉淀硬化和晶界强化来改变合金的结构，并且合金中Ti的量小于合金的约1重量％，并且合金中V的量小于合金的约2重量％。
[0016]这样的合金的至少一种溶质可以包括至少一种第二溶质，该第二溶质包括铜(Cu)、锂(Li)、银(Ag)或其组合。这样的合金可进一步包含至少一种第三溶质，该第三溶质包括铁(Fe)、硅(Si)、钛(Ti)、锌(Zn)或其组合，并且至少一种第二溶质和至少一种第三溶质占合金的不多于6.9重量％。
[0017]合金的抗拉强度可以大于100MPa、大于150MPa和大于200MPa，并且合金的伸长率可以在8％至16％之间变化。
[0018]根据本公开的一个方面，一种用于三维打印合金金属部件的方法包括将第一量的镁(Mg)与基体材料结合，将基体材料和第一量的Mg与第二量的锆(Zr)结合，将基体材料、第一量的Mg和第二量的Zr与第三量的锰(Mn)结合以产生基体物质，以及从基体物质三维打印合金金属部件，其中将第一量的Mg、第二量的Zr和第三量的Mn与基体材料结合在合金金属部件中产生结构，合金金属部件中的结构具有至少80兆帕(MPa)的屈服强度和至少10％的伸长率(％)。
[0019]应当理解，根据以下具体实施方式，可打印合金的其他方面对本领域技术人员来说将变得显而易见，其中仅通过说明的方式示出和描述了几个实施方案。如本领域技术人员将理解的，本公开的原理可以在不脱离本专利技术的情况下用其他实施方案来实现。因此，附图和具体实施方式应被视为本质上是说明性的而不是限制性的。
附图说明
[0020]现在将在附图中通过示例而非限制的方式在具体实施方式中呈现本公开的各个方面，其中：
[0021]图1A
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1D示出了根据本公开的一个方面的3D打印机系统的各个侧视图；
[0022]图1E示出了根据本公开的一个方面的3D打印机系统的功能框图；
[0023]图2A
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2C示出了根据本公开的一个方面的合金结构；
[0024]图3示出了根据本公开的一个方面的结构的晶胞；
[0025]图4示出了根据本公开的一个方面的用于增材制造部件的示例性方法的流程图；
[0026]图5示出了根据本公开的一个方面的组件；
[0027]图6示出了根据本公开的一个方面的组件的截面图；和
[0028]图7示出了根据本公开的一个方面的组件的接头特征。
具体实施方式
[0029]下面结合附图阐述的具体实施方式旨在提供可3D打印合金的示例性实施方案的描述，并不旨在代表可以实施本专利技术的仅有实施方案。本公开中通篇使用的术语“示例性”表示“用作示例、实例或说明”，并且不必解释为优选的或有利的。出于提供向本领域技术人员充分传达本专利技术的范围的彻底和完整公开的目的，具体实施方式包括具体细节。然而，可以在没有这些具体细节的情况下实践本专利技术。在一些情况下，众所周知的结构和部件可以以框图形式示出，或者完全省略，以便避免模糊贯穿本公开所给出的各种概念。
[0030]图1A
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D图示了示例性3
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D打印机系统的相应侧视图。
[0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】1.一种合金，其包含：镁(Mg)；锰(Mn)；锆(Zr)；和铝(Al)，其中Mg、Mn和Zr的包含产生合金的结构，所述结构具有至少80兆帕(MPa)的屈服强度并且具有至少10％的伸长率(％)。2.根据权利要求1所述的合金，所述合金基本上由Mg、Mn、Zr和Al组成。3.根据权利要求1所述的合金，其中所述合金中的结构产生至少150MPa的屈服强度且具有至少10％的伸长率。4.根据权利要求1所述的合金，其进一步包含钇(Y)，其中合金中Y的量小于或等于合金的约3重量％。5.根据权利要求1所述的合金，其进一步包含铪(Hf)，其中合金中Hf的量小于或等于合金的约7重量％。6.根据权利要求1所述的合金，其进一步包含镓(Ga)，其中合金中Ga的量小于或等于合金的约35重量％。7.根据权利要求1所述的合金，其进一步包含铒(Er)，其中合金中Er的量小于或等于合金的约15重量％。8.根据权利要求1所述的合金，其进一步包含钛(Ti)和硼(B)，其中合金中Ti的量小于合金的约15重量％并且合金中B的量小于合金的约7重量％。9.根据权利要求1所述的合金，其进一步包含钛(Ti)和钒(V)，其中合金中Ti的量小于合金的约15重量％并且合金中V的量小于合金的约5重量％。10.根据权利要求1所述的合金，其进一步包含锂(Li)、铜(Cu)和银(Ag)，其中合金中Li的量小于合金的约3重量％，合金中Cu的量小于合金的约10重量％，并且合金中Ag的量小于合金的约2重量％。11.根据权利要求10所述的合金，其至少进一步包含铁(Fe)、硅(Si)、钛(Ti)、锌(Zn)。12.根据权利要求1所述的合金，其中所述合金的结构具有至少100MPa的屈服强度。13.根据权利要求1所述的合金，其中所述合金的结构具有至少150MPa的屈服强度。14.根据权利要求1所述的合金，其中所述合金的结构具有至少200MPa的屈服强度。15.根据权利要求1所述的合金，其中所述合金的结构具有至少11％伸长率。16.根据权利要求1所述的合金，其中所述合金的结构具有至少9％伸长率。17.一种三维打印合金金属部件的方法，包括：...

【专利技术属性】
技术研发人员：潘振祥，叶佐元，芬利，
申请(专利权)人：戴弗根特技术有限公司，
类型：发明
国别省市：