CN107532242A - 铝合金产品及其制造方法 - Google Patents

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CN107532242A CN201680021586.7A CN201680021586A CN107532242A CN 107532242 A CN107532242 A CN 107532242A CN 201680021586 A CN201680021586 A CN 201680021586A CN 107532242 A CN107532242 A CN 107532242A
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Abstract

本公开涉及具有1‑30体积％陶瓷相的铝合金产品。该铝合金产品可经由增材制造技术制备，以促进制备具有1‑30体积％陶瓷相的铝合金产品。

Description

铝合金产品及其制造方法
背景技术
铝合金产品通常通过成形铸造或锻造工艺制成。成形铸造通常涉及诸如通过压铸、永久模铸、湿型铸造和干型铸造、熔模铸造和石膏型铸造将熔融的铝合金浇铸成其最终形式。锻造产品通常通过将熔融的铝合金浇铸成铸锭或锭料制成。铸锭或锭料通常还经受热加工(有时用冷加工)以制成其最终形式。
发明内容
本公开广义地涉及其中包含至少一种陶瓷相的铝基产品(例如，铝合金产品)，所述至少一种陶瓷相的体积百分比较高(例如1-30体积％)。此类铝基产品可通过增材制造制成。高体积的陶瓷相可有利于改善的特性，诸如改善的刚度和/或高温下改善的强度保留。
附图说明
图1是具有大致均匀的微观结构的增材制造产品(100)的示意性剖视图。
图2为由单一粉末制成的增材制造产品的示意性剖视图，并且该增材制造产品具有包括铝合金的第一区域(200)和包括陶瓷相的第二区域(300)。
图3a-3f为具有第一区域(400)和不同于第一区域的第二区域(500)的增材制造产品的示意性剖视图，其中第一区域由金属粉末制成并且第二区域由陶瓷金属粉末或陶瓷粉末制成。
图4为示出一些可相对于增材制造的铝合金产品完成的可能加工操作的流程图。虽然溶解(20)、加工(30)和析出(40)步骤为顺序示出的，但这些步骤可以任何适用的顺序完成。
图5a是使用电子束增材制造来制备铝合金主体的一个实施方案的示意图。
图5b示出了可与图5a的电子束实施方案一起使用的线材的一个实施方案，该线材具有外管部分以及容纳在外管部分中的一定体积的颗粒。
图6a和图67b为实施例1的雾化粉末的SEM照片，显示了包封在金属颗粒内的TiB2颗粒；TiB2均匀地分布在金属颗粒的AA2519基体内。
图7a-7c示出实施例1的完工AM部件在(a)XY平面、(b)YZ平面和(c)XZ平面的光学金相。
具体实施方式
如上所述，本公开广义地涉及其中包含至少一种陶瓷相的铝基产品(例如铝合金产品)，所述至少一种陶瓷相的体积百分比较高(例如1-30体积％)。此类铝基产品可通过增材制造制成。高体积的陶瓷相可有利于改善的特性，诸如改善的刚度和/或高温下改善的强度保留。
新型铝合金产品通常通过以下方法制备，该方法有利于将粉末选择性地加热到高于待形成的特定铝材料(金属铝或铝合金)的液相线温度的温度，从而形成熔池，然后使熔池快速固化。快速固化有利于将各种合金元素与铝维持在固溶体中。在一个实施方案中，新型铝合金产品通过增材制造技术制成。
如本文所用，“增材制造”意指“与减材制造方法相反，根据3D模型数据将材料通常层层连接起来以制成物体的工艺”，如ASTM F2792-12a标题为“Standard Terminology forAdditively Manufacturing Technologies”(增材制造技术的标准术语)所定义。本文所述的铝合金产品可通过该ASTM标准中所述的任何适当的增材制造技术诸如粘结剂喷射、定向能量沉积、材料挤出、材料喷射、粉床熔化或叠片等来制造。在一个实施方案中，增材制造工艺包括沉积一种或多种粉末的连续层，然后选择性地熔化和/或烧结粉末以逐层形成铝合金产品。在一个实施方案中，增材制造工艺使用选择性激光烧结(SLS)、选择性激光熔化(SLM)和电子束熔化(EBM)等中的一者或多者。在一个实施方案中，增材制造工艺使用可得自德国克赖灵/慕尼黑Robert-Stirling-Ring 1号的EOS有限公司(邮编82152)(EOS GmbH(Robert-Stirling-Ring 1,82152Krailling/Munich,Germany))的EOSINT M 280直接金属激光烧结(Direct Metal Laser Sintering,DMLS)增材制造系统或与之相当的系统。增材制造技术可有利于将粉末选择性地加热到高于特定铝合金的液相线温度，从而形成熔池，然后使熔池快速固化。
在一个实施方案中，方法包括(a)将粉末分散在床中，(b)选择性地将粉末的一部分(例如通过激光)加热到高于待形成的特定铝合金的液相线温度的温度，(c)形成熔池，以及(d)以至少1000℃/秒的冷却速率冷却熔池。在一个实施方案中，冷却速率至少为10,000℃/秒。在另一个实施方案中，冷却速率至少为100,000℃/秒。在另一个实施方案中，冷却速率至少为1,000,000℃/秒。可根据需要重复步骤(a)-(d)，直到完成铝合金产品。
由于加工中所用的制造技术和粉末，最终的铝合金产品可实现接近理论100％密度的密度。在一个实施方案中，最终的铝合金产品实现的密度在产品理论密度的98％内。在另一个实施方案中，最终的铝合金产品实现的密度在产品理论密度的98.5％内。在又一个实施方案中，最终的铝合金产品实现的密度在产品理论密度的99.0％内。在另一个实施方案中，最终的铝合金产品实现的密度在产品理论密度的99.5％内。在又一个实施方案中，最终的铝合金产品实现的密度在产品理论密度的99.7％内或更高。
如本文所用，“粉末”意为包含适于通过增材制造制备铝合金产品的颗粒的材料。在一个实施方案中，粉末包含金属颗粒。在一个实施方案中，粉末包含陶瓷颗粒。在一个实施方案中，粉末包含陶瓷颗粒和金属颗粒。在一个实施方案中，粉末包含陶瓷金属颗粒，任选地具有分离的陶瓷颗粒和/或金属颗粒。在这些实施方案中的任一者中，粉末可任选地包含其它颗粒，如下文所定义。
如本文所用，“陶瓷”意为包含以下化合物中至少一者的材料：TiB2、TiC、SiC、Al2O3、BC、BN和Si3N4。如本文所用，“陶瓷颗粒”为基本上由陶瓷组成的颗粒。
如本文所用，“金属颗粒”意为不是如上所定义的陶瓷颗粒并且具有至少一种金属的任何颗粒。在一个实施方案中，金属颗粒基本上由金属铝组成。在另一个实施方案中，金属颗粒基本上由铝合金组成。
如本文所用，“金属铝”意为至少包含99.00重量％Al的材料。金属铝材料的示例包括1xxx铝组合物，如铝业协会文件“International Alloy Designations and ChemicalComposition Limits for Wrought Aluminum and Wrought Aluminum Alloys”(2009)(《锻铝和锻铝合金的国际合金名称和化学组成限制》，2009年)(亦称为“Teal Sheets”)所定义，该文件全文以引用方式并入本文，以及1xx铝铸件和铸锭组合物，如铝业协会文件“Designations and Chemical Composition Limits for Aluminum Alloys in the Formof Castings and Ingot”(2009)(《铸件和铸锭形式的铝合金的名称和化学组成限制》，2009年)(亦称为“the Pink Sheets”)所定义，该文件全文以引用方式并入本文。
如本文所用，“铝合金”意为具有铝作为主要元素并具有至少一种与铝形成固溶体的其它元素的合金。铝合金的示例包括如Teal Sheets所定义的2xxx、3xxx、4xxx、5xxx、6xxx、7xxx和8xxx铝合金，以及如Pink Sheets所定义的2xx、3xx、4xx、5xx、7xx、8xx和9xx铝铸件和铸锭合金。
在一个实施方案中，金属颗粒由落入1xxx铝合金范围内的组合物组成。如本文所用，“1xxx铝合金”是如Teal Sheets所定义包含至少99.00重量％Al的铝合金，由于普通的增材制造工艺，其中任选地包含可容忍水平的氧(例如，约0.01重量％至0.20重量％的O)。“1xxx铝合金”组合物包括Pink Sheets的1xx合金组合物。术语“1xxx铝合金”包括纯铝产品(例如99.99％的Al产品)。如本文所用，术语“1xxx铝合金”仅指组合物而非任何相关联的处理，即如本文所用，1xxx铝合金产品要被视为本文所述的1xxx铝合金组合物/产品无需非要为锻造产品。
在一个实施方案中，金属颗粒由落入如Teal Sheets中所定义的2xxx铝合金范围内的组合物组成。2xxx铝合金为包含铜(Cu)作为主要合金成分的铝合金，不同的是其中由于普通的增材制造工艺铝任选地包含可容忍水平的氧(例如约0.01重量％至0.20重量％的O)。2xxx铝合金组合物包括Pink Sheets的2xx合金组合物。另外，如本文所用，术语“2xxx铝合金”仅指组合物而非任何相关联的处理，即如本文所用，2xxx铝合金产品要被视为本文所述的2xxx铝合金组合物/产品无需非要为锻造产品。
在一个实施方案中，金属颗粒由落入如Teal Sheets中所定义的3xxx铝合金范围内的组合物组成。3xxx铝合金为包含锰(Mn)作为主要合金成分的铝合金，不同的是其中由于普通的增材制造工艺铝任选地包含可容忍水平的氧(例如约0.01重量％至0.20重量％的O)。另外，如本文所用，术语“3xxx铝合金”仅指组合物而非任何相关联的处理，即如本文所用，3xxx铝合金产品要被视为本文所述的3xxx铝合金组合物/产品无需非要为锻造产品。
在一个实施方案中，金属颗粒由落入如Teal Sheets中所定义的4xxx铝合金范围内的组合物组成。4xxx铝合金为包含硅(Si)作为主要合金成分的铝合金，不同的是其中由于普通的增材制造工艺铝任选地包含可容忍水平的氧(例如约0.01重量％至0.20重量％的O)。4xxx铝合金组合物包括Pink Sheets的3xx合金组合物和4xx合金组合物。另外，如本文所用，术语“4xxx铝合金”仅指组合物而非任何相关联的处理，即如本文所用，4xxx铝合金产品要被视为本文所述的4xxx铝合金组合物/产品无需非要为锻造产品。
在一个实施方案中，金属颗粒由如Teal Sheets中所定义的5xxx铝合金组成的组合物组成。5xxx铝合金为包含镁(Mg)作为主要合金成分的铝合金，不同的是其中由于普通的增材制造工艺铝任选地包含可容忍水平的氧(例如约0.01重量％至0.20重量％的O)。5xxx铝合金组合物包括Pink Sheets的5xx合金组合物。另外，如本文所用，术语“5xxx铝合金”仅指组合物而非任何相关联的处理，即如本文所用，5xxx铝合金产品要被视为本文所述的5xxx铝合金组合物/产品无需非要为锻造产品。
在一个实施方案中，金属颗粒由落入如Teal Sheets中所定义的6xxx铝合金范围内的组合物组成。6xxx铝合金为包含硅和镁两者并且量足以形成析出物Mg2Si的铝合金，其中由于普通的增材制造工艺任选地包含可容忍水平的氧(例如约0.01重量％至0.20重量％的O)。另外，如本文所用，术语“6xxx铝合金”仅指组合物而非任何相关联的处理，即如本文所用，6xxx铝合金产品要被视为本文所述的6xxx铝合金组合物/产品无需非要为锻造产品。
在一个实施方案中，金属颗粒由落入如Teal Sheets中所定义的7xxx铝合金范围内的组合物组成。7xxx铝合金为包含锌(Zn)作为主要合金成分的铝合金，不同的是其中由于普通的增材制造工艺铝任选地包含可容忍水平的氧(例如约0.01重量％至0.20重量％的O)。7xxx铝合金组合物包括Pink Sheets的7xx合金组合物。另外，如本文所用，术语“7xxx铝合金”仅指组合物而非任何相关联的处理，即如本文所用，7xxx铝合金产品要被视为本文所述的7xxx铝合金组合物/产品无需非要为锻造产品。
在一个实施方案中，金属颗粒由落入如Teal Sheets中所定义的8xxx铝合金范围内的组合物组成。8xxx铝合金为不是1xxx-7xxx铝合金的任何铝合金。8xxx铝合金的示例包括具有铁或锂作为除铝之外的主要合金元素的合金，由于普通的增材制造工艺，其中任选地包含可容忍水平的氧(例如约0.01重量％至0.20重量％的O)。8xxx铝合金组合物包括Pink Sheets的8xx合金组合物和9xx合金组合物。如Pink Sheets所引用的ANSI H35.1(2009)所指出，9xx合金组合物为铝与除铜、硅、镁、锌和锡之外的作为主要合金元素的“其它元素”的合金。另外，如本文所用，术语“8xxx铝合金”仅指组合物而非任何相关联的处理，即如本文所用，8xxx铝合金产品要被视为本文所述的8xxx铝合金组合物/产品无需非要为锻造产品。
如本文所用，“陶瓷金属颗粒”意为具有至少一个陶瓷相和至少一个金属相的颗粒。如本文所用，“陶瓷相”意为基本上由陶瓷组成的相。如本文所用，“金属相”意为基本上由至少一种金属组成的相，其中金属可为金属形式或合金形式。例如，陶瓷金属颗粒可包括TiB2相和铝相(例如，金属铝、铝合金)。陶瓷金属颗粒中可包含多种金属和/或多种陶瓷以产生多个陶瓷相和/或金属相。
如本文所用，“其它颗粒”意为不是陶瓷颗粒、金属颗粒或陶瓷金属颗粒的任何颗粒。“其它颗粒”的示例包括基于碳的聚合物颗粒(例如短链烃或长链烃(支化或未支化的))、碳纳米管颗粒以及石墨烯颗粒等。
如上文所指出，可将增材制造用于逐层形成铝合金产品。在一个实施方案中，粉床用于制备铝合金产品(例如，定制的铝合金产品)。如本文所用，“粉床”意指包含粉末的床。在增材制造期间，可熔化(例如快速熔化)不同组合物的颗粒，然后对其进行固化(例如，在不存在均匀混合的情况下)。因此，可生产具有均匀或非均匀微观结构的铝合金产品，该铝合金产品无法通过常规成形铸造或锻造产品生产方法实现。
在一个实施方案中，在整个增材制造过程中使用相同的普通粉末来制备铝合金产品。例如，并且现参照图1，最终的定制铝合金产品(100)可包括单个区域，该单个区域通过在增材制造工艺期间使用大致相同的粉末制成。如一个具体示例，并且现参考图2，单一粉末可包括陶瓷颗粒(例如，TiB2颗粒)和(b)金属颗粒(例如，铝合金颗粒)的共混物。如另一个具体示例，单一粉末可包括陶瓷金属颗粒(例如，TiB2-铝合金颗粒)。单一粉末或单一粉末共混物可用于生产具有大体积第一区域(200)和较小体积第二区域(300)的铝合金产品。例如，第一区域(200)可包括铝合金区域(例如，由于金属颗粒)，并且第二区域(300)可包括陶瓷区域(例如，由于陶瓷颗粒)。产品可因陶瓷区域(300)而实现例如更高的刚度和/或更高的强度。类似结果可使用包含陶瓷金属颗粒的单一粉末实现。在另一个实施方案中，单一粉末可为铝材料内(例如金属铝或铝合金内)分散有陶瓷材料的陶瓷金属颗粒。第一区域(200)可包括金属铝区域或铝合金区域(例如，由于陶瓷金属颗粒的金属铝或铝合金)，并且第二区域(300)可包括陶瓷区域(例如，由于陶瓷金属颗粒的陶瓷材料)。在一个实施方案中，铝合金产品包括陶瓷相在金属铝基体或铝合金基体内的均匀分布。就这一点而言，至少一些陶瓷金属颗粒可包括陶瓷材料在陶瓷金属颗粒铝材料内的均匀分布。
在另一个实施方案中，可使用不同的粉床类型来制备铝合金产品。例如，第一粉床可包括第一粉末并且第二粉床可包括不同于第一粉末的第二粉末。可使用第一粉床来制备铝合金产品的第一层或部分，并且可使用第二粉床来制备铝合金产品的第二层或部分。例如，并且现参考图3a-3f，可存在第一区域(400)和第二区域(500)。为了制备第一区域(400)，可使用第一粉床，并且第一粉床可包括基本上由金属颗粒组成的第一粉末。为了制备第二区域(500)，第二粉床可包括金属颗粒和陶瓷颗粒的共混物、或陶瓷金属颗粒的第二粉末。可使用另外的粉末和层制备不同的第三区域、不同的第四区域等。因此，在增材制造工艺期间可预选粉末的总体组成和/或物理特性，产生其中具有定制区域的定制铝合金产品。
如本文所用，“颗粒”意为尺寸适用于粉床的粉末的物质小片段(例如，5微米至100微米的尺寸)。可例如通过气体雾化来制备颗粒。例如，陶瓷金属颗粒可通过浇铸陶瓷金属铸锭然后接下来将陶瓷金属铸锭的材料雾化成陶瓷金属颗粒来制成。如本文所用，“陶瓷金属铸锭”为具有至少一个金属相和至少一个陶瓷相的铸锭，其中至少一个陶瓷相占据陶瓷金属铸锭的1-30体积％。随后可加热陶瓷金属铸锭以使金属相液化，从而形成(液体金属)-(固体陶瓷)混合物(例如悬浮液、胶体)。可使该混合物保持均一(例如通过搅拌)然后将其雾化来生成陶瓷金属颗粒。可以类似方式制成金属颗粒。陶瓷颗粒和/或其它颗粒可通过碳热还原、化学气相沉积和/或本领域技术人员已知的其它热化学生产工艺制成。
在一个实施方案中，根据所用制造设备的类型，粉末实现了10微米至105微米的中值(D50)体积加权的粒度分布。在一个实施方案中，粉末实现了不大于95微米的中值(D50)体积加权的粒度分布。在一个实施方案中，粉末实现了不大于85微米的中值(D50)体积加权的粒度分布。在一个实施方案中，粉末实现了不大于75微米的中值(D50)体积加权的粒度分布。在一个实施方案中，粉末实现了至少15微米的中值(D50)体积加权的粒度分布。在一个实施方案中，粉末实现了至少20微米的中值(D50)体积加权的粒度分布。在一个实施方案中，粉末实现了至少25微米的中值(D50)体积加权的粒度分布。在一个实施方案中，粉末实现了至少30微米的中值(D50)体积加权的粒度分布。在一个实施方案中，粉末实现了20至60微米的中值(D50)体积加权的粒度分布。在一个实施方案中，粉末实现了30至50微米的中值(D50)体积加权的粒度分布。
如上所指出，铝合金产品通常包含1-30体积％的陶瓷相。在一个实施方案中，陶瓷相占据铝合金产品的1-25体积％。在另一个实施方案中，陶瓷相占据铝合金产品的1-20体积％。在又一个实施方案中，陶瓷相占据铝合金产品的1-15体积％。在另一个实施方案中，陶瓷相占据铝合金产品的1-10体积％。在又一个实施方案中，陶瓷相占据铝合金产品的5-10体积％。在又一个实施方案中，陶瓷相占据铝合金产品的1.5-5.0体积％。在另一个实施方案中，陶瓷相占据铝合金产品的1.5-4.0体积％。在又一个实施方案中，陶瓷相占据铝合金产品的1.5-3.0体积％。
在一个方面，铝合金为2xxx铝合金，并且铝合金产品为包括1-30体积％陶瓷相的2xxx铝合金产品。在一个实施方案中，2xxx铝合金产品包括2519、2040、2219、2618、2024、2124、2224、2324、2524、2624、2724、2099、2199、2055、2060、2070、2198、2196、2050、2027、2026、2029和2014(如Teal Sheets所定义)中的一者作为铝合金，并且包括1-30体积％的陶瓷相，并且由于普通的增材制造工艺，其中任选地包含可容忍水平的氧(例如，约0.01重量％至0.20重量％的O)。
在一个方法中，铝合金产品为包括1-30体积％陶瓷相(例如，1.5-5.0体积％)的2519铝合金产品，其中陶瓷相基本上由TiB2、TiC或它们的混合物组成，由于普通的增材制造工艺，其中任选地包含可容忍水平的氧(例如，约0.01重量％至0.20重量％的O)。如TealSheets所示，AA2519包含5.3-6.4重量％Cu、0.10-0.50重量％Mn、0.05-0.40重量％Mg、0.02-0.10重量％Ti、0.05-0.15重量％V、0.10-0.25重量％Zr、作为杂质不大于0.25重量％的Si、作为杂质不大于0.30重量％的Fe，其中Si重量％加Fe重量％不大于0.40重量％、并且作为杂质不大于0.10重量％的Zn，剩余部分为铝和其它不可避免的杂质。其中具有1-30体积％陶瓷相的铝合金2519产品可用于高温应用(例如，由于其热稳定性)。在一个实施方案中，2519铝合金产品包含1-25体积％的TiB2、TiC或它们的混合物。在另一个实施方案中，2519铝合金产品包含1-20体积％的TiB2、TiC或它们的混合物。在又一个实施方案中，2519铝合金产品包含1-15体积％的TiB2、TiC或它们的混合物。在另一个实施方案中，2519铝合金产品包含1-10体积％的TiB2、TiC或它们的混合物。在又一个实施方案中，2519铝合金产品包含1.5-5体积％的TiB2、TiC或它们的混合物。在又一个实施方案中，2519铝合金产品包含1.5-4体积％的TiB2、TiC或它们的混合物。在又一个实施方案中，2519铝合金产品包含1.5-3体积％的TiB2、TiC或它们的混合物。在又一个实施方案中，2519铝合金产品包含5-10体积％的TiB2、TiC或它们的混合物。
在另一个方面，铝合金为8xxx铝合金，并且铝合金产品为包含1-30体积％陶瓷相的8xxx铝合金产品。在一个方法中，8xxx铝合金产品为8009或8019(如Teal Sheets所定义)作为铝合金，并且包括1-30体积％陶瓷相(例如，1.5-5.0体积％)，并且由于普通的增材制造工艺，其中任选地包含可容忍水平的氧(例如约0.01重量％至0.20重量％的O)。如TealSheets所示，AA8009包含8.4-8.9重量％Fe、1.7-1.9重量％Si、1.1-1.5重量％V、至多0.10重量％Ti、作为杂质不大于0.10重量％的Mn、作为杂质不大于0.10重量％的Cr、作为杂质不大于0.25重量％的Zn、作为杂质不大于0.30重量％的O，剩余部分为铝和其它不可避免的杂质。如Teal Sheets所示，AA8019包含7.3-9.3重量％Fe、3.5-4.5重量％Ce、0.05-0.50重量％O、至多0.05重量％Ti、作为杂质不大于0.20重量％的Si、作为杂质不大于0.05重量％的Mn、作为杂质不大于0.05重量％的Zn，剩余部分为铝和其它不可避免的杂质。其中具有1-30体积％陶瓷相的铝合金8009或8019产品可用于高温应用(例如，由于其热稳定性)。在一个实施方案中，8009或8019铝合金产品包含1-25体积％的TiB2、TiC或它们的混合物。在另一个实施方案中，8009或8019铝合金产品包含1-20体积％的TiB2、TiC或它们的混合物。在又一个实施方案中，8009或8019铝合金产品包含1-15体积％的TiB2、TiC或它们的混合物。在另一个实施方案中，8009或8019铝合金产品包含1-10体积％的TiB2、TiC或它们的混合物。在又一个实施方案中，8009或8019铝合金产品包含1.5-5体积％的TiB2、TiC或它们的混合物。在又一个实施方案中，8009或8019铝合金产品包含1.5-4体积％的TiB2、TiC或它们的混合物。在又一个实施方案中，8009或8019铝合金产品包含1.5-3体积％的TiB2、TiC或它们的混合物。在又一个实施方案中，8009或8019铝合金产品包含5-10体积％的TiB2、TiC或它们的混合物。
现在参照图4，增材制造产品可经受任何适当的溶解(20)、加工(30)和/或析出硬化步骤(40)。如果采用了溶解(20)和/或加工(30)步骤，则可在增材制造主体的中间形式上执行所述步骤，并且/或者可在增材制造主体的最终形式上执行所述步骤。如果采用了析出硬化步骤(40)，则通常相对于增材制造主体的最终形式执行该步骤。
继续参照图4，方法可包括一个或多个溶解步骤(20)，其中将中间产品形式和/或最终产品形式加热到高于产品的溶线温度但低于材料的固相线温度，从而溶解至少一些未溶解颗粒。溶解步骤(20)可包括将材料浸泡足以溶解适用颗粒的时间。在一个实施方案中，可将溶解步骤(20)视为匀化步骤。浸泡之后，可将材料冷却至环境温度用于后续加工。另选地在浸泡之后，可通过加工步骤(30)立即对材料进行热加工。
当采用加工步骤(30)时，其通常涉及热加工和/或冷加工中间产品形式。热加工和/或冷加工可包括例如轧制、挤出或锻造材料。加工(30)可发生在任何溶解步骤(20)之前和/或之后。例如，在溶解步骤(20)结束之后，可将材料冷却至环境温度，然后将其重新加热至适当温度以用于热加工。另选地，可在环境温度附近冷加工材料。在一些实施方案中，可热加工材料、将其冷却至环境温度，然后对其冷加工。在又一个实施方案中，可在溶解步骤(20)的浸泡之后开始热加工，使得不需要重新加热产品就可进行热加工。
加工步骤(30)可导致第二相颗粒的析出。就这一点而言，可酌情利用任何数量的后加工溶解步骤(20)以溶解至少一部些可能因加工步骤(30)而形成的未溶解第二相颗粒。
在任何适当的溶解(20)和加工(30)步骤之后，可析出硬化(40)最终的产品形式。析出硬化(40)可包括将最终的产品形式加热到高于溶线温度足以溶解至少一些由于加工而析出的颗粒的时间，然后迅速冷却最终的产品形式。析出硬化(40)还可包括使产品经受目标温度足以形成析出物(例如，强化析出物)的时间，然后将产品冷却至环境温度，从而实现在其中具有期望析出物的最终的老化产品。如可能领会到的，可在析出(40)步骤之后完成对产品的至少一些加工(30)。在一个实施方案中，最终的老化产品包含≥0.5体积％的期望析出物(例如，强化析出物)和≤0.5体积％的粗制第二相颗粒。
在生产之后或生产期间，增材制造产品可变形(例如，通过轧制、挤出、锻造、拉伸、压缩中的一者或多者)。由于最终变形的铝合金产品的定制区域以及对其的热机械处理，最终的变形产品可实现例如改善的特性。因此，在一些实施方案中，最终产品为锻造铝合金产品，“锻造”一词是指对增材制造产品的加工(热加工和/或冷加工)，其中加工相对于中间和/或最终形式的增材制造产品发生。在其它方法中，最终产品为非锻造产品，即未在增材制造过程期间或之后加工。在这些非锻造产品实施方案中，仍可使用任何合适数量的溶解(20)和析出(40)步骤。例如，可增材制造其中具有1-30体积％陶瓷相的2xxx铝合金产品(例如，2519+1-30体积％TiB2)，然后使其经受合适的溶解(20)和/或析出步骤(40)以促进非锻造2xxx铝合金产品的老化硬化。
在一个实施方案中，最终产品为金属铝合金产品，其中金属铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中金属铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在一个实施方案中，最终产品为非锻造金属铝合金产品(即，未在增材制造过程完成之后加工)，其中非锻造金属铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中非锻造金属铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在另一个实施方案中，最终产品为锻造金属铝合金产品(即，在增材制造过程完成之后加工)，其中锻造金属铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中锻造铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在一些实施方案中，金属铝合金产品(锻造或非锻造)可包括至少一个或多个陶瓷相在金属铝合金内的均匀分布(例如，如图1所示)。在其它实施方案中，金属铝合金产品(锻造或非锻造)可包括不均匀的定制区域(例如，如图2和图3a-3f所示)。
在一个实施方案中，最终产品为2xxx铝合金产品，其中2xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中2xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在一个实施方案中，最终产品为非锻造2xxx铝合金产品(即，未在增材制造过程期间或完成之后加工)，其中非锻造2xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中非锻造2xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在另一个实施方案中，最终产品为锻造2xxx铝合金产品(即，在增材制造过程期间和/或完成之后加工)，其中锻造2xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中锻造2xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在一些实施方案中，2xxx铝合金产品(锻造或非锻造)可包括至少一个或多个陶瓷相在2xxx铝合金内的均匀分布(例如，如图1所示)。在其它实施方案中，2xxx铝合金产品(锻造或非锻造)可包括不均匀的定制区域(例如，如图2和图3a-3f所示)。
在一个实施方案中，最终产品为3xxx铝合金产品，其中3xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中3xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在一个实施方案中，最终产品为非锻造3xxx铝合金产品(即，未在增材制造过程期间或完成之后加工)，其中非锻造3xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中非锻造3xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在另一个实施方案中，最终产品为锻造3xxx铝合金产品(即，在增材制造过程期间和/或完成之后加工)，其中锻造3xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中锻造3xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在一些实施方案中，3xxx铝合金产品(锻造或非锻造)可包括至少一个或多个陶瓷相在3xxx铝合金内的均匀分布(例如，如图1所示)。在其它实施方案中，3xxx铝合金产品(锻造或非锻造)可包括不均匀的定制区域(例如，如图2和图3a-3f所示)。
在一个实施方案中，最终产品为4xxx铝合金产品，其中4xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中4xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在一个实施方案中，最终产品为非锻造4xxx铝合金产品(即，未在增材制造过程期间或完成之后加工)，其中非锻造4xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中非锻造4xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在另一个实施方案中，最终产品为锻造4xxx铝合金产品(即，在增材制造过程期间和/或完成之后加工)，其中锻造4xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中锻造4xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在一些实施方案中，4xxx铝合金产品(锻造或非锻造)可包括至少一个或多个陶瓷相在4xxx铝合金内的均匀分布(例如，如图1所示)。在其它实施方案中，4xxx铝合金产品(锻造或非锻造)可包括不均匀的定制区域(例如，如图2和图3a-3f所示)。
在一个实施方案中，最终产品为5xxx铝合金产品，其中5xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中5xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在一个实施方案中，最终产品为非锻造5xxx铝合金产品(即，未在增材制造过程期间或完成之后加工)，其中非锻造5xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中非锻造5xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在另一个实施方案中，最终产品为锻造5xxx铝合金产品(即，在增材制造过程期间和/或完成之后加工)，其中锻造5xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中锻造5xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在一些实施方案中，5xxx铝合金产品(锻造或非锻造)可包括至少一个或多个陶瓷相在5xxx铝合金内的均匀分布(例如，如图1所示)。在其它实施方案中，5xxx铝合金产品(锻造或非锻造)可包括不均匀的定制区域(例如，如图2和图3a-3f所示)。
在一个实施方案中，最终产品为6xxx铝合金产品，其中6xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中6xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在一个实施方案中，最终产品为非锻造6xxx铝合金产品(即，未在增材制造过程期间或完成之后加工)，其中非锻造6xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中非锻造6xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在另一个实施方案中，最终产品为锻造6xxx铝合金产品(即，在增材制造过程期间和/或完成之后加工)，其中锻造6xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中锻造6xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在一些实施方案中，6xxx铝合金产品(锻造或非锻造)可包括至少一个或多个陶瓷相在6xxx铝合金内的均匀分布(例如，如图1所示)。在其它实施方案中，6xxx铝合金产品(锻造或非锻造)可包括不均匀的定制区域(例如，如图2和图3a-3f所示)。
在一个实施方案中，最终产品为7xxx铝合金产品，其中7xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中7xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在一个实施方案中，最终产品为非锻造7xxx铝合金产品(即，未在增材制造过程期间或完成之后加工)，其中非锻造7xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中非锻造7xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在另一个实施方案中，最终产品为锻造7xxx铝合金产品(即，在增材制造过程期间和/或完成之后加工)，其中锻造7xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中锻造7xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在一些实施方案中，7xxx铝合金产品(锻造或非锻造)可包括至少一个或多个陶瓷相在7xxx铝合金内的均匀分布(例如，如图1所示)。在其它实施方案中，7xxx铝合金产品(锻造或非锻造)可包括不均匀的定制区域(例如，如图2和图3a-3f所示)。
在一个实施方案中，最终产品为8xxx铝合金产品，其中8xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中8xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在一个实施方案中，最终产品为非锻造8xxx铝合金产品(即，未在增材制造过程期间或完成之后加工)，其中非锻造8xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中非锻造8xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在另一个实施方案中，最终产品为锻造8xxx铝合金产品(即，在增材制造过程期间和/或完成之后加工)，其中锻造8xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中锻造8xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。在一些实施方案中，8xxx铝合金产品(锻造或非锻造)可包括至少一个或多个陶瓷相在8xxx铝合金内的均匀分布(例如，如图1所示)。在其它实施方案中，8xxx铝合金产品(锻造或非锻造)可包括不均匀的定制区域(例如，如图2和图3a-3f所示)。
在一些实施方案中，增材制造产品包括精细的微孔结构(例如，在完工状态下，其中“完工”是指完成制造工艺的增材制造部分)。精细的微孔结构为平均尺寸为0.1至5微米的微孔结构(例如，初生树枝晶)，如ASTM标准E112-13名称为“Standard Test Methods forDetermining Average Grain Size”(确定平均晶粒尺寸的标准测试方法)中所述的截线法所确定。在一个实施方案中，微孔结构的任何部分的最大尺寸为50微米，如截线法所确定。当使用金属铝或上述的2xxx-8xxx铝合金中的任一者时，可实现该精细的微孔结构。
在一个方法中，使用电子束(EB)技术或等离子弧技术来制备增材制造的铝合金主体的至少一部分。电子束技术可有利于制备比容易通过激光增材制造技术制备的部件更大的部件。例如，并且现在参照图5a，在一个实施方案中，方法包括将小直径线材(W)(例如，直径≤2.54mm的管材)供料到电子束枪(G)的送线器部分。线材(W)可具有上文所述的组合物，前提是其为可拉动的组合物(例如，当根据美国专利5,286,577的工艺条件制备时)，或者线材可通过例如粉末连续挤出制得(例如，根据美国专利5,284,428)。电子束(EB)根据具体情况将线材或管材加热至高于待形成铝合金的液相点，随后迅速固化熔池以形成沉积材料(DM)。
在一个实施方案中，并且现在参照图5b，线材(25)为粉芯线材(PCW)，其中线材的管材部分在其中包含一定体积的颗粒，诸如上文所述的任何颗粒(陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒、金属颗粒、其它颗粒以及它们的组合)，而管材自身可包含铝或铝合金(例如，合适的1xxx-8xxx铝合金)。管材内一定体积颗粒的组合物可适于说明管材中铝的量，以便实现适当的最终组合物。管材内一定体积的颗粒通常包括至少一些陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒、以及它们的组合以便促进在铝基产品内制成1-30体积％的陶瓷相。
在一个实施方案中，管材为金属铝并且保持在管材内的颗粒(如图5b所示)选自陶瓷金属颗粒、陶瓷颗粒、金属颗粒、其它颗粒、以及它们的组合，其中存在至少一些陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒、以及它们的组合。在一个实施方案中，管材为金属铝并且颗粒包括陶瓷颗粒。在一个实施方案中，管材为金属铝并且颗粒包括陶瓷金属颗粒。在一个实施方案中，管材为金属铝并且颗粒包括陶瓷颗粒和陶瓷金属颗粒两者。在一个实施方案中，管材为金属铝并且颗粒包括陶瓷颗粒和金属颗粒。在一个实施方案中，管材为金属铝并且颗粒包括陶瓷金属颗粒和金属颗粒。在一个实施方案中，管材为金属铝并且颗粒包括陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒和金属颗粒。
在一个实施方案中，管材为2xxx铝合金并且保持在管材内的颗粒(如图5b所示)选自陶瓷金属颗粒、陶瓷颗粒、金属颗粒、其它颗粒、以及它们的组合，其中存在至少一些陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒、以及它们的组合。在一个实施方案中，管材为2xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒。在一个实施方案中，管材为2xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷金属颗粒。在一个实施方案中，管材为2xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒和陶瓷金属颗粒两者。在一个实施方案中，管材为2xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒和金属颗粒。在一个实施方案中，管材为2xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷金属颗粒和金属颗粒。在一个实施方案中，管材为2xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒和金属颗粒。
在一个实施方案中，管材为3xxx铝合金并且保持在管材内的颗粒(如图5b所示)选自陶瓷金属颗粒、陶瓷颗粒、金属颗粒、其它颗粒、以及它们的组合，其中存在至少一些陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒、以及它们的组合。在一个实施方案中，管材为3xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒。在一个实施方案中，管材为3xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷金属颗粒。在一个实施方案中，管材为3xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒和陶瓷金属颗粒两者。在一个实施方案中，管材为3xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒和金属颗粒。在一个实施方案中，管材为3xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷金属颗粒和金属颗粒。在一个实施方案中，管材为3xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒和金属颗粒。
在一个实施方案中，管材为4xxx铝合金并且保持在管材内的颗粒(如图5b所示)选自陶瓷金属颗粒、陶瓷颗粒、金属颗粒、其它颗粒、以及它们的组合，其中存在至少一些陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒、以及它们的组合。在一个实施方案中，管材为4xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒。在一个实施方案中，管材为4xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷金属颗粒。在一个实施方案中，管材为4xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒和陶瓷金属颗粒两者。在一个实施方案中，管材为4xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒和金属颗粒。在一个实施方案中，管材为4xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷金属颗粒和金属颗粒。在一个实施方案中，管材为4xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒和金属颗粒。
在一个实施方案中，管材为5xxx铝合金并且保持在管材内的颗粒(如图5b所示)选自陶瓷金属颗粒、陶瓷颗粒、金属颗粒、其它颗粒、以及它们的组合，其中存在至少一些陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒、以及它们的组合。在一个实施方案中，管材为5xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒。在一个实施方案中，管材为5xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷金属颗粒。在一个实施方案中，管材为5xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒和陶瓷金属颗粒两者。在一个实施方案中，管材为5xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒和金属颗粒。在一个实施方案中，管材为5xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷金属颗粒和金属颗粒。在一个实施方案中，管材为5xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒和金属颗粒。
在一个实施方案中，管材为6xxx铝合金并且保持在管材内的颗粒(如图5b所示)选自陶瓷金属颗粒、陶瓷颗粒、金属颗粒、其它颗粒、以及它们的组合，其中存在至少一些陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒、以及它们的组合。在一个实施方案中，管材为6xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒。在一个实施方案中，管材为6xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷金属颗粒。在一个实施方案中，管材为6xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒和陶瓷金属颗粒两者。在一个实施方案中，管材为6xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒和金属颗粒。在一个实施方案中，管材为6xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷金属颗粒和金属颗粒。在一个实施方案中，管材为6xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒和金属颗粒。
在一个实施方案中，管材为7xxx铝合金并且保持在管材内的颗粒(如图5b所示)选自陶瓷金属颗粒、陶瓷颗粒、金属颗粒、其它颗粒、以及它们的组合，其中存在至少一些陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒、以及它们的组合。在一个实施方案中，管材为7xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒。在一个实施方案中，管材为7xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷金属颗粒。在一个实施方案中，管材为7xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒和陶瓷金属颗粒两者。在一个实施方案中，管材为7xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒和金属颗粒。在一个实施方案中，管材为7xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷金属颗粒和金属颗粒。在一个实施方案中，管材为7xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒和金属颗粒。
在一个实施方案中，管材为8xxx铝合金并且保持在管材内的颗粒(如图5b所示)选自陶瓷金属颗粒、陶瓷颗粒、金属颗粒、其它颗粒、以及它们的组合，其中存在至少一些陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒、以及它们的组合。在一个实施方案中，管材为8xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒。在一个实施方案中，管材为8xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷金属颗粒。在一个实施方案中，管材为8xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒和陶瓷金属颗粒两者。在一个实施方案中，管材为8xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒和金属颗粒。在一个实施方案中，管材为8xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷金属颗粒和金属颗粒。在一个实施方案中，管材为8xxx铝合金并且颗粒包括陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒和金属颗粒。
本文所述的新型铝产品可用于多种产品应用。在一个实施方案中，新型铝产品用于高温应用，诸如航空航天器或机动车辆。在一个实施方案中，新型铝产品用作航空航天器中的发动机部件(例如，以叶片形式，诸如装配到发动机中的压缩机叶片)。在另一个实施方案中，新型铝产品用作航空航天器发动机的热交换器。随后可操作包括该发动机部件/热交换器的航空航天器。在一个实施方案中，新型铝产品是汽车发动机部件。随后可操作包括该发动机部件的机动车辆。例如，新型铝产品可用作涡轮增压器部件(例如，涡轮增压器的压缩机叶轮，其中由于将发动机排气回流通过涡轮增压器可实现高温)，并且可操作包括该涡轮增压器部件的机动车辆。在另一个实施方案中，铝产品可用作用于发电的陆基(固定)涡轮机中的叶片，并且可操作包含该铝产品的陆基涡轮机以有利于发电。
实施例1-制备TiB2均匀分布的铝合金2519
将熔体合金化至期望的锻造合金AA2519组合物，之后添加3重量％钛和1重量％硼以制备金属基复合材料(MMC)铸锭。然后在惰性气体雾化过程中将铸锭用作原料生产AA2519+TiB2材料的MMC粉末。通过电感耦合等离子体(ICP)测量铸锭和雾化粉末的组成，其结果提供于下表1中。
表1-铸锭和粉末的组成(所有值均以重量％计)
产品 Si Fe Mg Cu Mn Ti V B Zr 余量
铸锭 0.11 0.12 0.15 5.6 0.26 2.9 0.16 0.83 0.14 Al和杂质
粉末 0.15 0.16 0.10 5.6 0.28 3.0 0.15 0.79 0.14 Al和杂质
使用扫描电镜(SEM)检查雾化粉末的微观结构。对通过将粉末颗粒安装在Bakelite中然后使用抛光介质的组合来打磨和抛光制成的试样执行SEM。对横截面的粉末颗粒执行的SEM表明每个单独粉末颗粒由铝基体和陶瓷增强相两者组成，如图6(a)和6(b)所示。
筛选粉末以制成期望的粒度分布以在增材制造过程中使用。粉末的中值(D50)体积加权的粒度分布为48.81微米。使用EOS M280机器将经筛选的粉末制成若干增材制造产品。通过阿基米德密度方法测量完工部件的体密度，并测定大致>合金理论密度的98％。通过将完工部件安装在Bakelite中然后使用抛光介质的组合来打磨和抛光来对完工部件执行光学金相法(OM)。图7a-7c示出了结果，并且在抛光完成的试样上运行的图像分析显示，完工部件内残余孔隙<2％，从而确认阿基米德密度计算。
在完工部件上的SEM分析显示，2519合金基体内存在均匀分布(未分开)的TiB2颗粒。图像分析显示，完工部件内TiB2相的体积面积分数为约1.6体积％。
虽然已详细描述了本文所述新技术的各种实施方案，但这些实施方案的修改和调整对于本领域的技术人员而言是显而易见的。然而，应当理解，此类修改和改型还是在本发明所公开技术的精神和范围内。

Claims (37)

1.一种用于制备铝基产品的方法，所述方法包括：
(a)将金属粉末分散在床中，其中所述金属粉末包含陶瓷金属颗粒，其中所述陶瓷金属颗粒包括分散在铝材料内的陶瓷材料；
(b)将所述金属粉末的一部分选择性地加热至高于所述铝材料的液相线温度的温度；
(c)形成熔池；以及
(d)以至少1000℃/秒的冷却速率冷却所述熔池；
(e)重复步骤(a)-(d)直至完成所述铝基产品，其中所述铝基产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中所述铝基产品包括分散在铝基基体内的1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述陶瓷金属颗粒的所述铝材料为2xxx铝合金。
3.根据权利要求2所述的方法，其中所述陶瓷金属颗粒的所述陶瓷材料为TiB2、TiC、SiC、Al2O3、BC、BN和Si3N4中的至少一者。
4.根据权利要求2所述的方法，其中所述陶瓷金属颗粒基本上由所述2xxx铝合金和所述陶瓷相组成。
5.根据权利要求2所述的方法，其中所述陶瓷金属颗粒基本上由铝合金2519和TiB2组成。
6.根据权利要求2所述的方法，其中所述陶瓷金属颗粒包括所述陶瓷材料在所述2xxx铝合金内的均匀分布。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述铝基产品包括所述陶瓷相在2xxx铝合金基体内的均匀分布。
8.根据权利要求1所述的方法，其中所述陶瓷金属颗粒的所述铝材料为8xxx铝合金。
9.根据权利要求8所述的方法，其中所述陶瓷金属颗粒的所述陶瓷材料为TiB2、TiC、SiC、Al2O3、BC、BN和Si3N4中的至少一者。
10.根据权利要求8所述的方法，其中所述陶瓷金属颗粒基本上由所述8xxx铝合金和所述陶瓷相组成。
11.根据权利要求10所述的方法，其中所述陶瓷金属颗粒基本上由(a)铝合金8009或8019和(b)TiB2组成。
12.根据权利要求8所述的方法，其中所述陶瓷金属颗粒包括所述陶瓷材料在所述8xxx铝合金内的均匀分布。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述铝基产品包括所述陶瓷相在8xxx铝合金基体内的均匀分布。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述粉末包括所述陶瓷金属颗粒并且还包括(i)金属颗粒和(ii)陶瓷颗粒中的至少一者。
15.一种用于制备铝基产品的方法，所述方法包括：
(a)将金属粉末分散在床中，其中所述金属粉末包含第一金属颗粒和第二金属颗粒，其中所述第一金属颗粒包含金属铝或铝合金，并且其中所述第二金属颗粒包含陶瓷；
(b)将所述金属粉末的一部分选择性地加热至高于所述金属铝或所述铝合金的液相线温度的温度；
(c)形成熔池；以及
(d)以至少1000℃/秒的冷却速率冷却所述熔池；
(e)重复步骤(a)-(d)直至完成所述铝基产品，其中所述铝基产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中所述铝基产品包括分散在铝基基体内的1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。
16.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一金属颗粒基本上由铝组成。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述第二金属颗粒选自陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒、金属颗粒，以及它们的组合，其中所述陶瓷颗粒和所述陶瓷金属颗粒中的至少一者存在于所述第二金属颗粒中。
18.根据权利要求17所述的方法，其中所述第二金属颗粒包括TiB2、TiC、SiC、Al2O3、BC、BN和Si3N4陶瓷颗粒中的至少一者。
19.根据权利要求16所述的方法，其中所述第二金属颗粒为TiB2陶瓷颗粒。
20.根据权利要求15所述的方法，其中所述第一金属颗粒基本上由铝合金组成。
21.根据权利要求20所述的方法，其中所述第二金属颗粒选自陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒、金属颗粒，以及它们的组合，其中所述陶瓷颗粒和所述陶瓷金属颗粒中的至少一者存在于所述第二金属颗粒中。
22.根据权利要求21所述的方法，其中所述第二金属颗粒包括TiB2、TiC、SiC、Al2O3、BC、BN和Si3N4陶瓷颗粒中的至少一者。
23.一种制备铝合金产品的方法，所述方法包括：
(a)首先经由第一金属粉末制备铝合金主体的第一区域，其中所述第一金属粉末包含铝；
(i)其中首先制备步骤包括使用增材制造来制备所述铝合金产品的所述第一区域；
(b)其次经由第二金属粉末制备铝合金主体的第二区域，其中所述第一金属粉末不同于所述第二金属粉末，并且其中所述第二金属粉末包含陶瓷颗粒和陶瓷金属颗粒中的至少一者；
(i)其中其次制备步骤包括使用增材制造来制备所述铝合金产品的所述第二区域；
(ii)其中所述第二区域邻近所述第一区域；并且
(iii)其中所述第二区域包括一个或多个陶瓷相，并且其中所述第二区域包括至少1体积％的所述一个或多个陶瓷相。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述第一区域基本上由金属铝组成。
25.根据权利要求23所述的方法，其中所述第一区域基本上由铝合金组成。
26.根据权利要求24-25中任一项所述的方法，其中所述一个或多个陶瓷相包括TiB2、TiC、SiC、Al2O3、BC、BN和Si3N4中的至少一者。
27.一种用于电子束或等离子弧增材制造的线材，所述线材包括：
外管部分；和
容纳在所述外管部分内的一定体积的颗粒；
其中所述外管部分为金属铝或铝合金，并且
其中容纳在所述外管部分内的所述体积的颗粒选自陶瓷颗粒、陶瓷金属颗粒、金属颗粒，以及它们的组合，其中所述陶瓷颗粒和所述陶瓷金属颗粒中的至少一者存在于所述体积的颗粒中。
28.一种方法，包括：
使用电子束或等离子弧增材制造与根据权利要求27所述的线材来制备铝合金产品，其中所述铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中所述铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相。
29.一种锻造的2xxx铝合金产品，其中所述锻造的2xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中所述锻造的2xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相，其中所述锻造的2xxx铝合金产品包括所述至少一个或多个陶瓷相在所述锻造的2xxx铝合金内的均匀分布。
30.一种2xxx铝合金产品，其中所述2xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中所述2xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相，其中所述2xxx铝合金产品包括所述至少一个或多个陶瓷相在所述2xxx铝合金内的均匀分布，并且其中所述2xxx铝合金产品包括具有0.1至5微米的平均尺寸的微孔结构。
31.根据权利要求29-30中任一项所述的2xxx铝合金产品，其中所述2xxx铝合金为2519。
32.根据权利要求31所述的2xxx铝合金产品，其中所述一个或多个陶瓷相包括TiB2。
33.一种锻造的8xxx铝合金产品，其中所述锻造的8xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中所述锻造的8xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相，其中所述锻造的8xxx铝合金产品包括所述至少一个或多个陶瓷相在所述锻造的8xxx铝合金内的均匀分布。
34.一种8xxx铝合金产品，其中所述8xxx铝合金产品包括一个或多个陶瓷相，并且其中所述8xxx铝合金产品包括1-30体积％的所述一个或多个陶瓷相，其中所述8xxx铝合金产品包括所述至少一个或多个陶瓷相在所述8xxx铝合金内的均匀分布，并且其中所述8xxx铝合金产品包括具有0.1至5微米的平均尺寸的微孔结构。
35.根据权利要求33-34中任一项所述的8xxx铝合金产品，其中所述2xxx铝合金为8009或8019。
36.根据权利要求35所述的8xxx铝合金产品，其中所述一个或多个陶瓷相包括TiB2。
37.一种由根据权利要求1-36所述的铝产品中的任一者制备的高温部件。
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Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108486422A (zh) * 2018-06-13 2018-09-04 江西昌河航空工业有限公司 一种铝基碳化硅颗粒增强复合材料及制备方法
CN111036899A (zh) * 2019-11-20 2020-04-21 中国船舶重工集团公司第十二研究所 一种颗粒增强铝基复合材料零部件的成形方法
CN111101026A (zh) * 2019-12-06 2020-05-05 江苏理工学院 一种高强高韧铝基复合材料的制备方法
CN111235417A (zh) * 2020-01-15 2020-06-05 华南理工大学 一种基于激光选区熔化成形的高性能铝基复合材料及其制备方法
CN111496244A (zh) * 2020-04-27 2020-08-07 中南大学 一种增材制造高强铝合金粉及其制备方法和应用
CN111715975A (zh) * 2019-03-19 2020-09-29 霍伯特兄弟有限责任公司 铝金属芯焊丝
CN111715974A (zh) * 2019-03-19 2020-09-29 霍伯特兄弟有限责任公司 使用铝金属芯丝增材制造的系统和方法

Families Citing this family (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3479933A1 (en) 2009-09-17 2019-05-08 Sciaky Inc. Electron beam layer manufacturing apparatus
US8461474B2 (en) 2010-03-31 2013-06-11 Sciaky, Inc. Raster methodology, apparatus and system for electron beam layer manufacturing using closed loop control
US11370068B2 (en) 2015-02-25 2022-06-28 Hobart Brothers Llc Systems and methods for additive manufacturing using aluminum metal-cored wire
US11426821B2 (en) 2015-02-25 2022-08-30 Hobart Brothers Llc Aluminum metal-cored welding wire
US11554443B2 (en) * 2016-01-14 2023-01-17 Howmet Aerospace Inc. Methods for producing forged products and other worked products
US20180200834A1 (en) * 2017-01-16 2018-07-19 Arconic Inc. Methods of preparing alloys having tailored crystalline structures, and products relating to the same
US11578389B2 (en) * 2017-02-01 2023-02-14 Hrl Laboratories, Llc Aluminum alloy feedstocks for additive manufacturing
US20190032175A1 (en) * 2017-02-01 2019-01-31 Hrl Laboratories, Llc Aluminum alloys with grain refiners, and methods for making and using the same
US11286543B2 (en) * 2017-02-01 2022-03-29 Hrl Laboratories, Llc Aluminum alloy components from additive manufacturing
FR3065178B1 (fr) * 2017-04-14 2022-04-29 C Tec Constellium Tech Center Procede de fabrication d'une piece en alliage d'aluminium
DE102017108459A1 (de) * 2017-04-20 2018-10-25 Benteler Automobiltechnik Gmbh Fahrzeugbauteil aus einem partikelverstärkten Metallwerkstoff
FR3066129B1 (fr) * 2017-05-12 2019-06-28 C-Tec Constellium Technology Center Procede de fabrication d'une piece en alliage d'aluminium
CN107267811A (zh) * 2017-05-16 2017-10-20 苏州莱特复合材料有限公司 一种改性碳纳米管增强铝基复合材料及其制备方法
US20190062871A1 (en) * 2017-08-25 2019-02-28 The Boeing Company Tailoring high strength aluminum alloys for additive manufacturing through the use of grain refiners
WO2019055630A1 (en) * 2017-09-13 2019-03-21 Arconic Inc. ALUMINUM ALLOY PRODUCTS OBTAINED BY ADDITIVE MANUFACTURING AND METHODS OF MAKING THE SAME
WO2019055623A1 (en) * 2017-09-13 2019-03-21 Arconic Inc. ALUMINUM ALLOY PRODUCTS AND METHODS OF MAKING THE SAME
WO2019089736A1 (en) 2017-10-31 2019-05-09 Arconic Inc. Improved aluminum alloys, and methods for producing the same
US10704845B2 (en) 2018-01-29 2020-07-07 Honeywell International Inc. Heat exchangers, heat exchanger tubes, and additive manufacturing cold spray processes for producing the same
WO2019165136A1 (en) * 2018-02-21 2019-08-29 Arconic Inc. Aluminum alloy products and methods of making the same
FR3082763A1 (fr) * 2018-06-25 2019-12-27 C-Tec Constellium Technology Center Procede de fabrication d une piece en alliage d aluminium
WO2020005376A1 (en) * 2018-06-28 2020-01-02 Arconic Inc. Methods for making metal alloy products
WO2020014023A1 (en) * 2018-07-11 2020-01-16 Arconic Inc. Methods for producing sintered articles
US11426818B2 (en) 2018-08-10 2022-08-30 The Research Foundation for the State University Additive manufacturing processes and additively manufactured products
CN111378856B (zh) * 2018-12-28 2021-09-10 南京理工大学 一种外围包覆纯铝层的b4c增强铝基棒材及其制备方法
EP3705205A1 (de) * 2019-03-04 2020-09-09 Siemens Aktiengesellschaft Verfahren und vorrichtung zur additiven fertigung eines bauelements sowie computerprogramm
CA3140481A1 (en) * 2019-06-05 2020-12-10 Charles Schenck Wiley High temperature carbon black air preheater
WO2021025531A1 (ko) * 2019-08-07 2021-02-11 액츠테크놀러지스 주식회사 3d 프린팅 또는 적층 제조용 알루미늄 합금, 이를 이용한 3d 프린팅 또는 적층 제조 방법 및 3d 프린팅 또는 적층 제조된, 알루미늄 합금의 제품 또는 부품
US20210060711A1 (en) * 2019-08-30 2021-03-04 Hobart Brothers Llc Aluminum metal matrix composite sheaths for wire electrodes
US20230033494A1 (en) * 2019-12-16 2023-02-02 The Regents Of The University Of California Deposition of aluminum 5xxx alloy using laser engineered net shaping
JP2021152189A (ja) 2020-03-24 2021-09-30 東洋アルミニウム株式会社 金属積層造形用アルミニウム系粉末、その製造方法、及びその金属積層造形物
CN112522546B (zh) * 2020-10-26 2022-02-08 中北大学 一种利用slm技术制备b4c增强铝基复合材料的方法
US20220170138A1 (en) * 2020-12-02 2022-06-02 GM Global Technology Operations LLC Aluminum alloy for casting and additive manufacturing of engine components for high temperature applications
DE102021110702A1 (de) 2021-04-27 2022-10-27 Voestalpine Metal Forming Gmbh Verfahren und Vorrichtung zum Herstellen gehärteter Stahlbauteile mit unterschiedlich duktilen Bereichen
US11981476B2 (en) 2021-08-10 2024-05-14 Ardagh Metal Packaging Usa Corp. Can ends having re-closable pour openings
CN115369276B (zh) * 2022-08-15 2023-06-06 哈尔滨工业大学（威海） 一种SiC和TiB2双相增强铝基复合材料及其制备方法
DE102022003125A1 (de) 2022-08-26 2024-04-25 isel-automation GmbH & Co. KG Aluminiumkompositwerkstoff und Verfahren zu dessen Herstellung

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103045914A (zh) * 2012-12-06 2013-04-17 南京航空航天大学 一种纳米碳化硅增强铝基复合材料的制备方法

Family Cites Families (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU615265B2 (en) * 1988-03-09 1991-09-26 Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha Aluminum alloy composite material with intermetallic compound finely dispersed in matrix among reinforcing elements
DE19841619C2 (de) * 1998-09-11 2002-11-28 Daimler Chrysler Ag Werkstoffdraht zur Erzeugung verschleißfester Beschichtungen aus übereutektischen Al/Si-Legierungen durch thermisches Spritzen und seine Verwendung
US6291560B1 (en) * 1999-03-01 2001-09-18 Alliedsignal Inc. Metal/ceramic composite molding material
WO2001045882A2 (en) * 1999-11-16 2001-06-28 Triton Systems, Inc. Laser fabrication of discontinuously reinforced metal matrix composites
WO2006133034A1 (en) * 2005-06-06 2006-12-14 Mts Systems Corporation Direct metal deposition using laser radiation and electric arc
US20080093350A1 (en) * 2006-10-18 2008-04-24 Inframat Corporation Superfine/nanostructured cored wires for thermal spray applications and methods of making
US8017072B2 (en) * 2008-04-18 2011-09-13 United Technologies Corporation Dispersion strengthened L12 aluminum alloys
US20130307201A1 (en) * 2012-05-18 2013-11-21 Bryan William McEnerney Ceramic article and additive processing method therefor
CA2889477C (en) * 2012-11-01 2021-06-15 General Electric Company Additive manufacturing method and apparatus
US9267189B2 (en) * 2013-03-13 2016-02-23 Honeywell International Inc. Methods for forming dispersion-strengthened aluminum alloys
CN105143146A (zh) * 2013-04-25 2015-12-09 联合工艺公司 通过使用金属或陶瓷粘结剂的瞬间液相烧结的陶瓷涡轮部件的增材制造
FR3008014B1 (fr) * 2013-07-04 2023-06-09 Association Pour La Rech Et Le Developpement De Methodes Et Processus Industriels Armines Procede de fabrication additve de pieces par fusion ou frittage de particules de poudre(s) au moyen d un faisceau de haute energie avec des poudres adaptees au couple procede/materiau vise
EP3265596A1 (en) * 2015-03-03 2018-01-10 Materion Corporation Metal matrix composite granules and methods of making and using the same

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103045914A (zh) * 2012-12-06 2013-04-17 南京航空航天大学 一种纳米碳化硅增强铝基复合材料的制备方法

Non-Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
DONGDONG GU等: "Selective laser melting additive manufacturing of TiC/AlSi10Mg bulk-form nanocomposites with tailored microstructures and properties", 《PHYSICS PROCEDIA》 *
中国科学技术协会: "《2012-2013机械工程学科发展报告 特种加工与微纳制造》", 30 April 2014, 中国科学技术出版社 *
北京航空材料研究院: "《航空材料技术》", 31 December 2013, 航空工业出版社 *
向凌霄: "《原铝及其合金的熔铸生产问答》", 28 February 2011, 冶金工业出版社 *
薛文斌等: "SiCP/2024铝基复合材料表面微弧氧化膜组织结构及其耐蚀性", 《复合材料学报》 *

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108486422A (zh) * 2018-06-13 2018-09-04 江西昌河航空工业有限公司 一种铝基碳化硅颗粒增强复合材料及制备方法
CN111715975A (zh) * 2019-03-19 2020-09-29 霍伯特兄弟有限责任公司 铝金属芯焊丝
CN111715974A (zh) * 2019-03-19 2020-09-29 霍伯特兄弟有限责任公司 使用铝金属芯丝增材制造的系统和方法
CN111036899A (zh) * 2019-11-20 2020-04-21 中国船舶重工集团公司第十二研究所 一种颗粒增强铝基复合材料零部件的成形方法
CN111101026A (zh) * 2019-12-06 2020-05-05 江苏理工学院 一种高强高韧铝基复合材料的制备方法
CN111235417A (zh) * 2020-01-15 2020-06-05 华南理工大学 一种基于激光选区熔化成形的高性能铝基复合材料及其制备方法
CN111496244A (zh) * 2020-04-27 2020-08-07 中南大学 一种增材制造高强铝合金粉及其制备方法和应用
CN111496244B (zh) * 2020-04-27 2023-01-13 中南大学 一种增材制造高强铝合金粉及其制备方法和应用

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