[发明专利]一种制品及其形成方法

说明书

本发明提供了一种制备制品的方法以及该方法形成的制品。所述方法包括：沉积多个层以形成三维预制件；烧结所述预制件以形成烧结预制件；和用至少一种金属浸润所述烧结预制件以形成所述制品其中所述多个层中的至少一个层由含有铍粉末的含铍组合物形成，其中所述铍粉末为具有核‑壳结构的颗粒的形式，其中铍构成核，覆层构成围绕所述铍的核的壳。所述方法能够产生具有高刚度的复杂的轻质部件，并且要比其它工艺更加便宜且更快速。

本申请是申请日为2015年12月10日，发明名称为“含铍制品的增材制造”的中国专利申请No.201580067148X的分案申请。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2014年12月12日提交的序列号为62/091,060的美国临时专利申请的优先权，其全部内容通过引用完全并入本文。

背景技术

本公开涉及使用增材制造技术由含铍组合物制造产品的体系和方法。与其他工艺相比，本发明可以廉价地制造含有铍及其合金的复杂、轻质且具有刚性的部件，并且还可以快速制造这些部件。

增材制造(AM)是一种新的生产技术，用于直接由数字模型快速、灵活地生产原型零件、使用端零件和工具。增材制造由数字模型制造几乎任何形状的三维(3D)固体物体。通常，这是通过使用计算机辅助设计(CAD)建模软件创建所需固体物体的数字蓝图，然后将该虚拟蓝图切割成非常小的数字截面/层来实现的。每一层都以散布在床或平台的表面上的薄的粉末分布开始。在物体要形成的部位选择性地接合粉末。在建造箱内支持床/平台的活塞降低，使得可以散布下一个粉末层并选择性地接合。这种顺序分层过程在增材制造机(例如3D打印机)内重复以建立所需部分。经热处理后，去除未结合的粉末，留下半制件。

增材制造有许多优点，包括：大大减少从设计到原型到商品的时间。示范单元和部件可以迅速地生产。部件可以由任何几何形状构成，并且通常由任何材料制成，包括陶瓷，金属，聚合物和复合材料。可以对材料组成、微观结构和表面纹理进行局部控制。运行设计可以改变。多个部件可以在单次装配中构建。在生产原型之前，不需要复杂的潜在的一次性模具或工具。需要最少的能量来制作这些3D固体物体。还减少了废弃物和原材料的量。增材制造还有助于生产极其复杂的几何零件。支撑材料可用于制造悬垂物、底切和内容积。增材制造还减少了零件的交易库存，因为零件可以按需在现场快速制作。

两种常规增材制造方法包括电子束熔融和激光烧结。在电子束熔融中，在沉积金属粉末后，松散的金属粉末截面通过电子束熔融或熔合。在激光烧结中，使用激光束来烧结松散压制的金属粉末截面的区域。术语“烧结”是指通过该过程，微粒由于外部施加的能量而粘附到固体物质中。激光烧结也会将给定的截面与其下面的已经烧结的截面熔合在一起。当从增材制造机移除时，未经激光束撞击的金属粉末保持松动并从成品部件脱落。或者，可以通过真空处理或使用诸如压缩空气等流体来洗涤成品部件并去除任何松散的粉末来去除成品部件上的粉末。还可以对部件进行随后的精整步骤以产生所需的特性。这些步骤包括但不限于进一步固化，烧结，浸润，退火和最终表面精整。

第三种增材制造方法包括粘结剂喷射。在粘结剂喷射中，在沉积金属粉末之后，选择性地沉积液体粘结剂以将粉末颗粒粘合在一起。成品部件通过分层的粉末和粘结剂而发展。粘结剂喷射可得到未加工的部件。术语“未加工的部件”是指所制造的待用其他制造技术进一步加工的制品或预制件。例如，金属未加工部件通过在炉中烧结并用至少一种金属浸润而得到进一步加工。浸润填充所烧结的预制件内的空隙。

铍是一种具有非常理想性能的金属。包括高刚度(杨氏模量＝287GPa)，低密度(1.85g/cc)，高弹性模量(130GPa)，高比热(1925J/kg·K)，高导热率(216W/m·K)，和低线性热膨胀系数(11.4x10⁶/°K)。因此，铍及其复合材料可用于航空和航天结构、高性能发动机和制动器、以及用于热性能和振动阻尼的电子部件。铍及其复合材料也可用于燃烧应用、超音速运载工具和核能增长应用。