[发明专利]在加成制造中使用的金属合金进行改性的方法

说明书

本公开涉及在加成制造中使用的金属合金进行改性的方法，具体地，涉及使用晶粒细化剂对用于加成制造的高强度铝合金进行改性。具体地，提供了一种对在加成制造中使用的金属合金进行改性的方法。该方法包括以下步骤：提供金属合金；提供至少一种晶粒细化剂；形成熔体池，该熔体池包括至少一种金属合金和至少一种晶粒细化剂；以及使熔体池的至少一部分固化，以形成改性合金。

技术领域

本公开总体涉及金属材料的生产，更具体地，涉及通过在加成制造(additivemanufacturing)期间为了晶粒细化和裂缝抑制将晶粒细化剂(grain refiner)添加到金属合金，来生产高强度金属合金，诸如铝合金。

背景技术

加成制造用于通过添加一层叠一层(layer-upon-layer)的材料来制造3维(3D)零件或产品。加成制造系统使用3D建模(计算机辅助设计或CAD)软件，计算机控制的加成制造设备，以及为粉末、线或液体形式的原材料(原料(feed stock))。加成制造包含多种多样的技术，并且并入多种多样的工艺，诸如例如，激光自由制造(LFM)、激光沉积(LD)、直接金属沉积(DMD)、激光金属沉积、激光加成制造、激光工程化净成形(LENS)、立体光刻(SLA)、选择性激光烧结(SLS)、熔融沉积建模(FDM)、多喷嘴建模(MJM)、3D打印、快速原型化、直接数字制造、分层制造以及添加建造。而且，加成制造中可以使用各种原材料来产生产品。这种材料的示例包括塑料、金属、混凝土以及玻璃。

加成制造系统的一个示例是激光加成制造系统。激光加成制造包括：在受控大气条件下将粉末或液体喷射，或以其他方式注入到高功率激光的聚焦束或多个高功率激光的会聚焦点中，从而产生焊池。产生的沉积物然后可以用于建造或修改用于种种应用的物品。

加成制造是依赖与焊接点和铸件类似的固化动力学的过程。然而，高强度铝合金(例如，2000和7000系列铝合金)的加成制造之前已经导致固化开裂。例如，由于固化期间的裂缝敏感性，用于锻造产品的传统铝合金不适于加成制造过程，特别是不适于基于激光引导能量的过程。铸造铝合金相当更佳地分等级，但通常具有低强度，由此不可用于需要高强度的许多应用。对于低强度合金，硅的添加防止开裂，但这不是用于航空航天HS铝的合适方法。因此，用于加成制造中的改进高强度合金将是领域中受欢迎的添加物。

发明内容

在示例中，存在一种对在加成制造中使用的金属合金进行改性的方法，该方法包括以下步骤：提供金属合金；提供至少一种晶粒细化剂；形成熔体池，该熔体池包括至少一种金属合金和至少一种晶粒细化剂；以及使熔体池的至少一部分固化，以形成改性合金。

在另一个示例中，存在一种包括改性合金的物品，其中，改性合金根据对在加成制造中使用的金属合金进行改性的方法来形成。该方法包括以下步骤：提供金属合金；提供至少一种晶粒细化剂；形成熔体池，该熔体池包括至少一种金属合金和至少一种晶粒细化剂；以及使熔体池的至少一部分固化，以形成改性合金。

在另一个示例中，存在一种加成制造中使用的粉末，该粉末包括多种颗粒。所述多种颗粒包括：金属合金颗粒，该金属合金颗粒包括至少一种金属合金；和晶粒细化剂颗粒，该晶粒细化剂颗粒包括至少一种晶粒细化剂。所述多种颗粒包括多达大约5％重量百分比的晶粒细化剂颗粒。

示例的优点将部分在以下的描述中阐述，并且部分将从该描述理解，或者可以通过实践示例来学习。优点将借助于在所附权利要求中特别指出的元件和组合来实现并获得。

应理解，前面一般描述和以下详细描述如所要求保护的仅是示例性和说明性的，并且不限制示例。

附图说明

被包含在本规范中且构成本规范一部分的附图例示了本示教的示例，并且连同描述一起用来说明本公开的原理。

图1A是根据以下示例的方法的流程图表示：在该示例中，至少一种晶粒细化剂和至少一种金属合金作为单独的原料提供给用于形成改性合金的加成制造系统。