CN104507601B - 金属制品的制造 - Google Patents

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Abstract

本公开内容涉及金属制品的制造，更具体地说是涉及通过增材制造技术进行的金属制品的制造，特别是通过可以包括金属粉末的选择性熔融或者烧结的增材制造技术进行的金属制品的制造。这些技术的例子可以包括选择性激光熔融(SLM)、选择性激光烧结(SLS)和使用激光之外的电子束的技术。例示性实施方式包括制造制品的方法，该方法包括选择性地熔融和/或烧结包含含有铝的合金的粉末，其中所述合金含有铋。

Description

金属制品的制造
技术领域
本发明涉及金属制品的制造，更具体地说是涉及通过增材制造技术进行的金属制品的制造。特别是，本发明涉及通过可以包括选择性地熔融或者烧结金属粉末的增材制造技术进行的金属制品的制造。所述技术的例子可以包括选择性激光熔融(SLM)、选择性激光烧结和使用激光之外的电子束的技术。
背景技术
选择性激光熔融(SLM)是一种快速原型(RP)和/或快速制造(RM)技术，这种技术可以被用来生产金属固体和多孔性制品。方便的是，所述制品可以具有直接投入使用的合适性能。例如，SLM可以被用来生产一次性制品例如根据它们的目标用途定制的零件或者部件。类似地，SLM可以被用来生产大批量或者小批量的制品例如用于特殊用途的零件或者部件。
SLM以逐层方式构建制品。通常，这需要在移动基体上沉积薄(例如20μm至100μm)且均一的微细金属粉末层。然后采用选择性激光扫描金属颗粒来使它们融合在一起，这一般根据模型的3D CAD数据进行。
SLM依赖于将粉末转变成熔融池(melt pool)，材料从熔融池固化以形成新的固体部件。如果准备生产致密的强力部件的话，固体焊缝还必须融合到下层周围固体。
SLM的优点特别是与在一些其他RP/RM工艺中使用的粉末烧结比较而言的优点是完全金属粉末熔融，所述完全金属粉末熔融可以导致更高密度和更好的机械性能。而且，这可以减少或者甚至消除对粘合剂和/或后处理的需要。
另外，对于制造具有更加复杂几何结构的制品来说，诸如SLM或者SLS之类的增材制造技术由于没有任何的工具加工(tooling)的缘故，通常可能比常规制造技术更具有成本效率和/或时间效率。还可以显著降低设计约束。诸如SLM或者SLS之类的增材制造技术在医学、牙科、航空航天和电子行业中的越来越广泛的应用的一个原因是可以使用直接由金属粉末生产的完全功能零件来代替一般将被机加工或者铸造的零件。
使用诸如SLM或者SLS之类的增材制造技术生产制品通常需要使用反应性金属的微细粉末。这些粉末从安全的角度和材料处理角度两者来看都可能存在显著的操作问题。因此，这些粉末通常在保护性气氛中储存和使用。这可能有助于改善粉末的散布以形成薄的粉末层，降低由微细粉末造成的起火和健康风险，并且可以尽可能减少或者至少降低可能影响零件的完整性的氧化物和水合物的形成。
SLM已经被用来生产100％致密不锈钢和钛零件，并且这些零件通常可以可靠地再现散装材料(bulk material)的性能。
然而，SLM还没有对铝和含有铝的合金也一样有效。特别是，SLM难以制造具有接近100理论密度％的密度的铝或者铝合金制品。通常，问题可能是由于在熔融和固体铝合金的表面上都形成薄的粘着氧化物膜造成的。这些表面氧化物膜改变了固体和液体两者的润湿性质。
Louvis等(Louvis,E.,Fox,P.and Sutcliffe,C.J.,2011.Selective lasermelting of aluminium components.Journal of Materials Processing Technology,vol.211,no.2,pp.275-284)发现，见于铝SLM零件的高度孔隙度主要是因为氧化物膜的形成。这个工作使用相对低的激光功率(50W和100W)。
理论上可以通过显著提高激光功率来将材料加热到足以使氧化物分解的温度和/或在具有足够低的氧含量的气氛中进行SLM以阻止氧化物形成来减少与表面氧化物膜相关的问题。
Sarou-Kanian等(Sarou-Kanian,V.,Millot,F.and Rifflet,J.C.,2003.SurfaceTension and Density of Oxygen-Free Aluminium at HighTemperature.International Journal of Thermophysics,vol.24,no.1,pp.277-286)报道，需要超过1327℃的温度来使氧化物分解。Schleifenbaum等(Schliefenbaum,H.,Meiners,W.,Wissenbach,K.and Hinke,C,2010.Individualized Production by Meansof High Power Selective Laser Melting.CIRP Journal of Manufacturing Scienceand Technology,vol.2,no.3,pp.161-169)报道，需要330W的激光功率来通过SLM产生高质量的铝部件。
虽然通过使用功率更高的激光使材料过热来获得具有令人满意的质量和与铸造或者机加工得到的铝部件相媲美的机械性能是可能的，但是随着熔池尺寸会增加，会伴随有与成本和/或失去过程控制有关的问题。
将气氛中的氧含量降低到足以阻止氧化物形成的水平还可能是如此的昂贵和困难，使得在任何商业制造工艺中是不现实的和/或不可行的。例如，氧的分压pO2在600℃时将必须小于10-52气氛。
而且，在SLM或者SLS的过程中，铝的氧化即使在控制最好的工艺条件下也可能无法避免，因为铝的氧化甚至由于粉末颗粒中的氧的缘故也可以发生。
发明内容
本发明的第一方面提供了一种制造制品的方法，所述方法包括选择性地熔融和/或烧结包含含有铝的合金的粉末，其中所述合金含有铋，优选的是，所述合金以不超过10重量％的量含有铋。
优选的是，可以使用电子束或者激光来选择性地熔融和/或烧结所述粉末。
所述方法可以包括选择性激光熔融(SLM)和/或选择性激光烧结(SLS)。
铝可以是所述合金的主要成分。
优选的是，所述合金可以含有不多于5重量％的铋。更优选的是，所述合金可以含有不多于4重量％的铋。
优选的是，所述合金可以含有至少0.2重量％的铋。
优选的是，所述合金可以含有铋的量等于或者接近于其在该合金中的最大液体溶解度。
所述合金可以是航空航天合金、铸造合金(cast alloy)或者锻造合金(wroughtalloy)。
优选的是，所述合金可以是铝-硅合金。
优选的是，所述合金可以含有钪。所述合金可以是铝-镁-钪-铋合金。
所述铝合金可以含有不超过约4.3重量％的量的镁，并且可选地为1.8重量％至4.3重量％的量的镁。所述合金可以含有不超过约1.4重量％的量的钪，并且可选地为0.7重量％至1.4重量％的量的钪。所述合金可以进一步含有不超过约0.55重量％的量的锆，并且可选地为0.22重量％至0.55重量％的量的锆。所述合金可以进一步含有不超过约0.7重量％的量的锰，并且可选地为0.3重量％至0.7重量％的量的锰。
优选的是，所述合金可以是共晶合金或者近似共晶合金(near eutectic alloy)。
所述合金可以是6061合金或者AlSi12合金。
一般来说，可以在惰性环境下进行所述选择性熔融和/或选择性烧结。进行所述选择性熔融和/或选择性烧结的惰性环境可以是基于氩气或者基于氮气的惰性环境。优选的是，所述惰性环境可以含有不超过0.2体积％的氧。
可以使用等于或者小于200W，优选等于或者小于150W，更优选等于或者小于100W的激光功率或者电子束功率。
优选的是，所述激光功率或者电子束功率可以为50W。
一般来说，所述激光功率或者电子束功率可以为50W或者100W。
优选的是，所述激光或者电子束可以具有等于或者小于100μm的束斑直径。例如，所述束斑直径可以为等于或者小于50μm。所述束斑可以为5μm以上，例如10μm以上。
优选的是，所述激光或者电子束可以遵循回纹图案(meander pattern)。
可以使用不超过400mm/s的激光或者电子束扫描速度，优选不超过200mm/s的激光或者电子束扫描速度。优选的是，所述激光或者电子束扫描速度可以为100mm/s以上。
可以使用至少0.05mm的影线距离(hatch distance)。所述影线距离可以为不超过1mm，例如不超过0.5mm或者不超过0.3mm。例如，所述影线距离可以为0.1mm，0.15mm或者0.2mm。
可以使用不超过0.5mm的层厚度。一般来说，可以使用不超过100μm的层厚度。所述层厚度可以为1μm以上，例如20μm以上。例如，所述层厚度可以为50μm以上。
所述粉末可以具有小于1μm或者至少1μm的平均颗粒尺寸，例如至少5μm的平均颗粒尺寸或者至少10μm的平均颗粒尺寸，优选至少20μm的平均颗粒尺寸。所述粉末可以具有不超过100μm的平均颗粒尺寸(例如平均直径)，优选不超过80μm的平均颗粒尺寸(例如平均直径)或者不超过50μm的平均颗粒尺寸(例如平均直径)。例如，所述粉末可以具有45μm的平均颗粒尺寸(例如平均直径)。
优选的是，所述方法可以包括制备所述粉末的预备步骤。所述粉末可以采用雾化法来制备。有利的是，所述雾化法一般可以产生近似球形的颗粒。
优选的是，所述方法根据输入数据进行控制。一般来说，所述输入数据包括几何数据，例如储存在CAD文件中的几何数据。作为另外的或者替代的实施方式，所述输入数据可以包括一个或者多个预定的激光或者电子束扫描参数。
所述制品可以具有至少85理论密度％的密度，优选至少90理论密度％的密度，更优选至少95理论密度％的密度，最优选至少98理论密度％的密度。优选的是，所述制品可以具有接近100理论密度％的密度，例如，所述制品可以基本上是完全致密的。
所述制品可以是用于在复杂产品或者设备中使用的部件或者零件。作为替代方式，所述制品可以是产品或者设备。
本发明的另一个方面提供了根据本发明的第一方面所述的方法制造的制品。
本发明的另一个方面提供了用于在制造制品的方法中使用的粉末，所述方法包括选择性熔融和/或烧结所述粉末，所述粉末包含含有铝的合金，其中，所述合金含有铋，优选的是，所述合金以不超过10重量％的量含有铋。
本发明的另一个方面提供了能够连接至增材制造设备例如选择性激光熔融设备或者选择性激光烧结设备的储存容器，所述容器容纳有根据本发明的粉末。一般来说，所述容器还可以容纳有惰性气体，如氩气，因为所述粉末在氧存在的情况下可能具有爆炸性。
一般来说，所述容器可以是可连接至所述设备，使得在使用时，所述粉末可以从所述容器中流到所述设备内的粉末分配机构中。
附图说明
为了使本发明可以被很好地理解，现在将仅通过实施例并参照附图对本发明进行描述，其中：
图1展示了典型的SLM工艺和设备；
图2展示了主要激光扫描参数中的一些参数；
图3是显示了在100W的激光功率时激光扫描速度和影线距离对6061-Bi的所得相对密度的影响的曲线图；
图4是显示了在100W的激光功率时激光扫描速度和影线距离对AlSi l2-Bi的所得相对密度的影响的曲线图；
图5显示了6061-Bi样品的XY截面的一对光学显微照片；
图6显示了AlSi l2-Bi样品的XY截面的一对光学显微照片；
图7包括比较在100W激光功率和0.15mm影线距离时合金的相对密度的曲线图和光学显微照片。
实验试样使用具有50W和100W的最大激光功率的两个MCP Realizer SLM100机器(MTT Tooling Technologies,UK)来生产。
具体实施方式
图1示意性地显示了SLM工艺和设备。所述设备包括镱纤维激光器1，所述镱纤维激光器1发射激光束3。一个或者多个扫描镜2用于将激光束3引导到粉末上。所述粉末被提供在基板4上，所述基板4可以通过活塞5的操作而上下移动。用于在SLM工艺过程中将粉末沉积在各层中的粉末沉积或者重复涂布机构7包括刮片6。
在使用时，使用所述粉末沉积机构7将粉末层均匀地散布在基底上，所述基底设置在基板4上。所述粉末沉积机构7被定制成使得适合于供铝粉末使用。使用所述镱纤维激光束3(波长(λ)＝1.06μm，束斑直径＝80μm)根据CAD数据扫描各层。熔融粉末颗粒融合在一起(固化部分在8处示出)，形成制品或者零件的层，并且重复该工艺直至顶层。所述制品或零件然后被从所述基底上移除，并且任何没有融合的粉末可以在下一次建构中使用。该工艺在惰性环境中进行，所述惰性环境一般是氩气，同时氧水平一般为0.1体积％至0.2体积％。在SLM工艺的过程中，在10毫巴至12毫巴(mbar)的过压力保持的腔室气氛被持续循环和过滤。
用于制造零件的输入数据包括储存作为CAD文件的几何数据和激光扫描工艺参数。可能影响铝SLM零件的密度的主要工艺参数包括：激光功率；激光扫描速度，所述激光扫描速度取决于构成扫描路径的激光光斑中的每一个激光光斑上的曝光时间和它们之间的距离(点距离)；和激光影线(laser hatch)之间的距离。
图2展示了主要激光扫描参数中的一些参数。箭头示出了横跨样品的激光扫描图案。图2显示了边界21，在边界21内是填充轮廓(fill contour)22。填充轮廓偏距(fillcontour offset)27构成边界21和填充轮廓22之间的距离。激光扫描图案覆盖填充轮廓22内的基本上所有的样品。激光扫描图案构成由一系列激光光斑组成的路径(由箭头示出)。为了展示目的，在激光扫描图案的头一行中单独显示这些激光光斑中的一些光斑。序列中从给定激光光斑到下一个激光光斑的距离被称为点距离23。激光扫描图案中的每一行被称为影线24。在图2中展示的激光扫描图案包括17条基本平行的影线；激光沿着第一影线在第一方向上扫描，然后沿着第二影线在第二相反的方向上扫描，然后沿着第三影线在所述第一方向上扫描，然后沿着第四影线在所述第二相反的方向上扫描，以此类推。从影线24的末端到填充轮廓22的距离被称为影线偏距26。序列中的一个影线到下一个影线的距离，例如第六影线和第七影线之间的距离，被称为影线距离25。
在申请人的实验中，具有10mm侧边长度的立方体试样使用参数组合建构。试样的相对密度通过重力分析方法确定。
激光器遵循回纹图案(在图2中显示的图案是回纹图案的一个例子)，同时每一层保持相同的扫描方向以便更加容易地观察扫描轨迹。
一般使用50μm的层厚度。选择该厚度是因为其允许使用具有45μm的平均颗粒直径的粉末。这样的颗粒尺寸是优选的，因为其没有堵塞在申请人的实验中所使用的分配机构。对于其他分配机构，可以使用其他的颗粒尺寸。此外，增加层厚度可能导致层间结合差和/或球化效应(balling effect)变差。
试样的基底在激光加工的过程中被加热至180℃。
实验在氩气气氛(一般含有0.1体积％至0.2体积％的氧)中进行。也已经使用过其他的保护性气氛，例如氮气。
将铋添加至两种铝合金即6061和AlSi l2中。开始时制得过饱和合金。在雾化之前分别将这两种母合金(各为1kg)与6061和AlSi l2锭(5kg)混合。通过CERAM,UK进行雾化。雾化前合金以低于液体溶解度界限的量含有铋，并因此在喷雾器中只形成一种液体。因为有这样的可能，即，铋的量在雾化过程中可能会损失，因此采用电感耦合等离子体-光学发射光谱法(inductively coupled plasma-optical emission spectroscopy，ICP-OES)对粉末进行元素定量分析。这个分析表明，6061-Bi含有2.5重量％的Bi，而AlSi12-Bi含有2.8重量％的Bi。
在图5、6和7中显示的光学显微照片是在将试样打磨至20nm(Metaserv UniversalPolisher)之后采用Nikon Epiphot光学显微镜获得的。经打磨的试样随后使用凯勒试剂(Keller's reagent，1体积％的氢氟酸、1.5体积％的盐酸和2.5体积％的硝酸的水溶液)进行蚀刻以显示它们的微观结构。
铋对密度的影响通过改变主要工艺参数来评价，并在曲线图中显示它们之间的相互关系。试样的截面的金相分析显示经改性的合金的任何微观结构差异和这些影响铝合金的氧化问题的方式。
图3是显示使用100W的激光功率采用SLM制得的6061-Bi样品的一些结果的曲线图。6061-Bi的作为理论密度的百分比度量的相对密度在y轴上作图；以mm/s度量的激光扫描速度在x轴上作图。在该曲线图上显示三个数据系列。第一数据系列[A]用于使用0.1mm的影线距离制得的样品，第二数据系列[B]用于使用0.15mm的影线距离制得的样品，而第三数据系列[C]用于使用0.2mm的影线距离制得的样品。
在申请人的初始实验中，6061-Bi样品的相对密度与在相同工艺条件获得的6061的最大相对密度(89.5％)相比没有显示出显著的增加，
图4是显示使用100W的激光功率采用SLM制得的AlSi12-Bi样品的一些结果的曲线图。AlSi12-Bi的作为理论密度的百分比度量的相对密度在y轴上作图；以mm/s度量的激光扫描速度在x轴上作图。在该曲线图上显示三个数据系列。第一数据系列[D]用于使用0.1mm的影线距离制得的样品，第二数据系列[E]用于使用0.15mm的影线距离制得的样品，而第三数据系列[F]用于使用0.2mm的影线距离制得的样品。
在申请人的初始实验中，AlSi12-Bi样品的相对密度与在相同工艺条件获得的最大相对密度相比确实显示出了显著的增加，
而且，当将铋添加至近似共晶铝-硅合金(AlSi12-Bi)时，所制得的SLM零件显示出比本申请人所检测的任何其他合金都较高的相对密度(参见图7，在下文讨论)。
图5是6061-Bi样品的截面的一对光学显微照片。右手侧的图是左手侧的图的一部分的具有较高放大率的图。
图6是AlSi l2-Bi样品的截面的一对光学显微照片。右手侧的图是左手侧的图的一部分的具有较高放大率的图。
6061-Bi和AlSi12-Bi样品的孔隙度可以在图5和6中的显微照片上看到。通常，所有的孔具有不规则的形状，边缘尖锐，这指示在它们的周围形成氧化物。在图6中明显可以看出，在连续微型焊接(consecutive microweld)的边缘处的颗粒比其他区域的相对较大。这样的颗粒生长很可能是熔融池边界处的较低温度和较低的冷却速率造成的结果，也是因为邻近熔融池的重叠区域加热两次的原因。
图7提供了使用相同的SLM工艺条件(100W的激光功率和0.15mm的影线距离)制得的6061、AlSi l2、6061-Bi和AlSi12-Bi样品的相对密度的比较。合金的作为理论密度的百分比度量的相对密度在y轴上作图；以mm/s度量的激光扫描速度在x轴上作图。在该曲线图上显示四个数据系列。第一数据系列[G]用于6061样品，第二数据系列[H]用于AlSi l2样品，第三数据系列[I]用于6061-Bi样品，而第四数据系列[F]用于AlSi12-Bi样品
四种材料的平行于被扫描的层的截面的光学显微照片显示在以三种激光扫描速度制得的样品的曲线图的下面。利用虚线28、29和30分别指示激光扫描速度120mm/s、190mm/s和380mm/s。
本申请人已经发现，铋可能对采用SLM制得的铝和铝合金制品、零件或者部件的相对密度具有显著的影响。例如，参照图7，在100W的激光速度和最佳影线距离(发现为0.15mm)的含铋合金AlSi12-Bi和合金AlSi l2的比较清楚表明添加铋的优点，尤其是在较高扫描速度的情况下。因此，铋对相对密度的有益效果可以在共晶或者近似共晶铝-硅合金的SLM加工中观察到。然而，预期这种优异效果可以在其他铝合金体系中实现。
使用光学显微照片比较这四种材料的平行于被扫描的层的截面。光学显微照片显示在图7中。所选择的试样使用不同的激光扫描速度(120mm/s、190mm/s和380mm/s，在图7中分别以虚线28、29和30指示)制得。这些截面可以是两个连续层的50μm距离内的任意位置。由于预期孔隙度以每25微米(其是一层与其下一层的接界的中点之间的距离)呈现小周期性变化，因此在这些显微照片中显示的孔隙度可能不是该试样的孔隙度的完全代表。尽管如此，在显微照片中显示的孔隙度可能具有指示性。可以使用重力分析法获得对这些材料的相对密度的更加准确的测定。使用重力分析法确定的相对密度描绘在图7的顶部部分中显示的曲线图中。
从图7所示的显微照片可以看出，使用低扫描速度制得的AlSi12-Bi试样清楚地具有较为致密的结构。不希望受到任何理论的束缚，据推测铋能够促进铝合金的SLM加工的方式有两种。铋可以发挥作用以弱化氧化物膜，使得它们更加容易被破坏。铋还可以增加合金的流动性，由此潜在地增加对熔融池的搅动。
铋对流动性的影响可能是由于铋与金属氧化物界面分离的缘故，其中它可能弱化氧化物及其与底层金属的结合。另一种可能的影响是形成稳定性较低的氧化物的铋层可能覆盖熔融铝的表面，妨碍氧向铝的运动，并且可能因此而减缓氧化铝膜的形成。不管发生什么影响，铋将改变氧化物膜并且因此影响熔融合金的表面张力。
可以推导出的是，在含铋合金的SLM的过程中，熔融池的表面张力下降。其与周围固化的材料的接触角可能因此而减小。由于这促进润湿变好，因此这可能在低的激光能量强度下导致更加致密的零件。
从理论上来看，可以存在铋的有利作用的界限，这种界限可能与合金的熔点有关。例如，当激光扫描产生处在烧结范围内的温度时，预期铋可能不会如此强烈地影响孔隙度。AlSi12具有比6061低得多的熔点，并且这可以解释为什么铋在100W激光功率时对共晶铝-硅合金(AlSi12)比对6061具有更加显著的效果。AlSi12-Bi合金的可能降低的氧化物膜厚度还可能已经促进了铝原子穿过其的扩散。这可能已经诱导了未熔融粉末颗粒在所制得的试样的壁上的烧结。
铝-铋相图显示，铋在固体铝中的固体溶解度可以忽略不计。然而，铋在偏晶温度(657℃)的最大液体溶解度是3.4重量％并且任何进一步的添加会导致具有不同组成的两个不相混溶的液相的形成。当亚偏晶Al-Bi合金冻结时，铋被从固体不仅排斥到表面而且还在合金内形成液珠。在低于其熔点(270℃)的温度，铋固化而在铝合金内形成纯铋颗粒。
以低于其液体溶解度的量将铋添加到铝合金上导致氧化物缺陷的减少和相对密度的增加。不希望受任何理论的束缚，这可能是因为形成能够更加容易在马朗格尼流的作用下破碎的更脆弱的氧化物的缘故，但是还可能是增强其液体流本身的结果。当在100W激光功率进行测试时，对于AlSi12合金而言，铋导致孔隙度的显著下降。当在AlSi12中使用铋的最大溶解度时，在证实其在粉末中均匀地分布之后，以及当在较低的氧水平采用SLM加工这种合金时，可以预料到获得更好的结果。在这些条件下，确定用于制备近似完全致密的部件的最小激光能量强度可以显示铋的有益效果的完整范围，但是还可以揭示铝合金中的孔隙度的其他可能因素，例如水分的影响。
制造方法中使用的粉末可以供应在储存容器中。一般而言，所述容器还可以装有惰性气体例如氩气。有利的是，储存容器与SLM设备的粉末分配机构可以是可连接的。
有利的是，本发明可以通过具有较高密度和/或更好的机械性能，如比先前已经能够获得的还较高的强度和/或更好的表面光洁度的含铝制品的增材制造技术如SLM或SLS来提供原型设计和/或制造，例如大批量制造、分批制造或一次性制造。
而且，本发明还可以允许通过具有较高密度和/或更好的机械性能，如比先前已经能够获得的还较高的强度和/或更好的表面光洁度的含铝制品的增材制造技术进行原型设计和/或制造，例如大批量制造、分批制造或一次性制造而无需使用非常高的激光或电子束功率。
添加合金预期显示出益处的其他合金包括如下铝合金。铋可以以上述所示的比例添加至这些合金中，例如通过以铋代替余量的铝的一部分，并且由此保持合金元素在所示的那些合金中的比率，或者通过添加一定量的铋到按照下表所示的比例制得的合金中由此因而降低这些比例。例如，将铋添加至合金A357中使得最终的组成中有2重量％的Bi并且保持现有合金各组分Si、Ti和Mg与Al的相对比例导致按照0.98计算硅的比例从7％降到6.86％，Mg的比例从0.5％降到0.49％，而Ti的比例从0.15％降到0.147％，留下的余量的Al为90.503％(从92.35％下降)。
合金Scalmalloy是一种具有低比例的锆和锰(Scalmalloy是EADS DeutschlandGmbH的注册商标)的铝-镁-钪合金，这种合金提供了增强的强度和耐腐蚀性，具有良好的疲劳和韧性性能。然而，由于球化问题的缘故，使用选择性激光烧结不容易形成100％致密的零件。因此，强度的任何增加往往都被强度的下降所逆转，因为使用SLM形成的零件不是完全致密的，效果是强度不一定能够与使用不同方法制造的Al零件的强度相媲美。添加铋允许形成100％致密的零件，原因已经在上文与其他铝合金有关地给出。因此，这允许更加完全地实现这种特殊合金的上文所述的优点。
根据本发明所制得的制品对于在需要润滑性的应用例如轴承应用中可能是特别适合的。根据本发明制造的制品可以是自润滑的。
根据本发明制得的制品可以用作大范围的行业包括医学、牙科、计算机、电子、自动化和航空航天领域中的零件或者部件。

Claims (23)

1.一种制造含有铝的零件的方法，所述方法包括通过使用电子束或激光来选择性地熔融和/或烧结包含含有铝的合金的粉末在基底上形成所述零件，并且将所述零件从所述基底上移除，其中所述合金含有铋。
2.根据权利要求1所述的方法，所述方法包括选择性激光熔融和/或选择性激光烧结。
3.根据权利要求1所述的方法，其中，铝是所述合金的主要成分。
4.根据权利要求1所述的方法，其中，所述合金含有不多于10重量％的量的铋。
5.根据权利要求1所述的方法，其中，所述合金含有至少0.2重量％的铋。
6.根据权利要求1所述的方法，其中，所述合金含有铋的量等于或者接近于其在该合金中的最大液体溶解度。
7.根据权利要求1所述的方法，其中，所述合金是航空航天合金、铸造合金或者锻造合金。
8.根据权利要求1所述的方法，其中，所述合金是铝-硅合金。
9.根据权利要求1所述的方法，其中，所述合金含有钪。
10.根据权利要求1所述的方法，其中，所述合金是共晶合金或者近似共晶合金。
11.根据权利要求1所述的方法，其中，所述合金是AlSi12合金。
12.根据权利要求1所述的方法，其中，所述合金是6061合金。
13.根据权利要求1所述的方法，其中，所述选择性地熔融和/或烧结在惰性环境下进行。
14.根据权利要求1所述的方法，其中，使用等于或者小于200W的激光功率或者电子束功率。
15.根据权利要求1所述的方法，其中，使用不超过400mm/s的激光或者电子束扫描速度。
16.根据权利要求1所述的方法，其中，使用不超过1mm的影线距离。
17.根据权利要求1所述的方法，其中，使用不超过100μm的层厚度。
18.根据权利要求1所述的方法，其中，所述粉末具有不超过100μm的平均颗粒尺寸。
19.根据权利要求1所述的方法，其中，所述方法包括制备所述粉末的预备步骤。
20.根据权利要求19所述的方法，其中，所述粉末采用雾化法制备。
21.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述零件具有至少85％理论密度的密度。
22.根据权利要求1至21中任一项所述的方法制造的零件。
23.用于在根据权利要求1至21中任一项所述的方法中使用的粉末，其中，所述粉末包含含有铝的合金，其中，所述合金含有铋。
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