[发明专利]制造铝合金零件的方法

说明书

本发明涉及一种制造零件的方法，所述方法包括形成彼此叠置的连续的固体金属层(20₁……20_n)，每一层描绘出使用数字模型(M)定义的图案，每一层通过以下步骤形成：沉积称为填充金属的金属(25)，对填充金属进行能量输入以便开始熔化并在固化时构成所述层，其中填充金属呈粉末的形式(25)，其暴露于能量束(32)中导致熔化，然后固化以形成固体层(20₁……20_n)。所述方法的特征在于，填充金属(25)为包含至少以下合金元素的铝合金：‑Fe，其重量分数为1％至10％，优选2％至8％，更优选2％至5％，甚至更优选2％至3.5％；‑Cr，其重量分数为1％至10％，优选2％至7％，更优选2％至4％；‑任选地Zr和/或Hf和/或Er和/或Sc和/或Ti，其重量分数各自为最高达4％、优选0.5％至4％、更优选1％至3％、甚至更优选1％至2％，并且重量分数总计小于或等于4％、优选小于或等于3％、更优选小于或等于2％；‑Si，其重量分数小于或等于1％，优选小于或等于0.5％。本发明还涉及通过该方法获得的零件。本发明的增材制造方法中所使用的合金允许可获得具有出色特性的零件。

技术领域

本发明的技术领域是使用增材制造(fabrication additive)技术制造铝合金零件的方法。

背景技术

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)，现在则可用于制造大规模生产的工业产品，包括金属零件。

术语“增材制造”根据法国标准XP E67-001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ASTM F2792(2012年1月)也定义了增材制造。标准ISO/ASTM 17296-1中也定义了各种增材制造方式。文献WO2015/006447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，然后使用例如激光束、电子束、等离子炬或电弧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。

一种增材制造手段是熔化或烧结粉末形式的填充材料。这可包括使用能量束的熔化或烧结。

选择性激光烧结技术(选择性激光烧结，SLS；或直接金属激光烧结，DMLS)是已知的，其中将金属粉末层或金属合金粉末层施加到待制造的零件上，并根据数字模型使用激光束产生的热能选择性地烧结。另一种金属形成方法包括选择性激光熔化(SLM)或电子束熔化(EBM)，其中使用由激光或定向电子束提供的热能来选择性熔化(而不是烧结)金属粉末，以使其随着冷却和固化而融合。

激光熔化沉积(LMD)也是已知的，其中粉末喷射和通过激光束熔化粉末同时进行。

专利申请WO2016/209652记载了一种制造高机械强度的铝的方法，其包括：制备雾化的铝粉末，所述铝粉末具有一种或多种所需的近似粉末尺寸和近似形态；烧结粉末以通过增材制造形成产品；固溶热处理；淬火；以及使用增材方法制造的铝的回火。

专利申请EP2796229公开了一种形成分散体增强的金属铝合金的方法，其包括以下步骤：获得粉末形式的铝合金组合物，其能够获得分散体增强的微观结构；将低能量密度的激光束定向于具有所述合金组合物的粉末的部分；将激光束从该部分的粉末形式的合金组合物上移除；然后以大于或等于约10⁶℃/秒的速率使该部分的粉末形式的合金组合物冷却，从而形成分散体增强的金属铝合金。所述方法特别适于具有下式的组成的合金：Al_compFe_aSi_bX_c，其中X表示至少一种选自Mn、V、Cr、Mo、W、Nb和Ta的元素；“a”为2.0至7.5原子％；“b”为0.5至3.0原子％；“c”为0.05至3.5原子％；其余为铝和偶然的杂质，条件是比例[Fe+Si]/Si位于约2.0:1至5.0:1的范围内。