CN108326299B - 由涂覆有金属材料的颗粒材料生产物件的方法及其制品 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了由涂覆有金属材料的颗粒材料生产物件的方法及其制品。在一些方面中，所述方法包括选择性加热组合物的初始层，所述组合物包含涂覆有金属材料的颗粒材料的元件。所述方法还包括选择性加热设置与所述初始层接触的所述组合物的附加层，将每个相应的层选择性加热至阈值温度促使了颗粒材料的元件和与之相关的金属材料涂层之间的放热反应以形成所述相应的层的熔融部分，其中所述相应的层的熔融部分中的湍动破坏了熔融颗粒材料的氧化并且一旦将其冷却至低于阈值温度，则促进所述相应的层的熔融部分中的金属间化合物的形成，并且其中所述相应的层的部分合并以形成所述物件。

Description

由涂覆有金属材料的颗粒材料生产物件的方法及其制品
技术领域
本发明涉及由涂覆有金属材料的颗粒材料生产物件的方法及其制品。
背景技术
在航空航天工业中，通过增材制造制备铝和/或铝合金物件(例如，组件、部件等)是未开发的市场。这是由于与通过增材制造制备铝和/或铝合金组件有关的冶金问题所造成的。例如，在选择性激光熔融(SLM)工艺中，通过包括激光的高反射率、高导热率以及原材料中铝非常强的氧化趋势在内的因素抑制颗粒铝原材料的适当熔合。因此，SLM-生产的铝和/或铝合金物件通常不能与现有基准，如传统机械加工的铝和/或铝合金竞争。
为了促进颗粒原材料的适当熔合，已尝试了多种不同的方法。这些方法包括生产机械的改变、颗粒原材料合金与接近于低熔点铝硅合金低共熔体的组合物的使用等。尽管这些方法中的一些能够减轻抑制颗粒原材料适当熔合的一个或多个因素(例如，高激光反射率和高导热率)，但是这些方法通常不能有效解决氧化物的形成，而氧化物通常被称为铝原材料适当熔合的主要抑制剂。
即使在小心控制的气氛中，铝的氧化生产了“氧化物层”，其往往会抑制颗粒原材料的融合。在固化显微结构中，氧化物层的影响表现为氧化物颗粒具有不利的大尺寸和体积分数并且那些氧化物颗粒在物件的构筑层之间形成。从SLM制备的物件的金属断面成象表明这些物件显示出劣于传统机械加工的铝和/或铝合金的质量和性能。
发明内容
公开了从涂覆有金属材料的颗粒材料生产物件的方法。在一些方面中，方法包括选择性加热包含涂覆有金属材料的颗粒材料的元件的组合物的初始层至阈值温度。将设置为与初始层接触的组合物的附加层选择性加热至阈值温度，将每个相应的层选择性加热至阈值温度促使了颗粒材料的元件和与之相关的金属材料涂层之间的放热反应以形成相应的层的熔融部分，其中相应的层的熔融部分中的湍动破坏熔融颗粒材料的氧化，并且当将其冷却至低于阈值温度时，促进了相应的层的熔融部分中的金属间化合物形成，并且其中部分相应的层合并以形成物件。
在其它方面，制品包含含有涂覆有金属材料的颗粒材料的元件的一个或多个层的组合物，颗粒材料的元件的一个或多个层中的每一个选择性加热至阈值温度以促使颗粒材料的元件和与之相关的金属材料涂层之间的相应的层内的放热反应并形成一个或多个相应的层的熔融部分，其中一个或多个相应的层的熔融部分中的湍动破坏了熔融颗粒材料的氧化，并且当将其冷却至低于阈值温度时，促进一个或多个相应的层的熔融部分中的金属间化合物形成。
在其它方面，生产物件的方法包括将包含涂覆有金属材料的颗粒材料的元件的组合物层选择性加热至阈值温度，以促使颗粒材料的元件和与之相关的金属材料涂层之间的放热反应并形成层的熔融部分，其中层的熔融部分中的湍动破坏了熔融颗粒材料的氧化并且在将其冷却至低于阈值温度时，促进层的熔融部分中的金属间化合物形成。
可以在多个实施例/方面中独立地实现本文所讨论的方面、功能和优势，或者可以在其它实施例/方面中组合，参考以下说明和附图可以看出它们进一步的详细信息。
附图说明
因此，已经总体描述了本公开，现将参考附图，这些附图不必需按比例描绘并且其中：
图1是示出了根据本文所提供的本公开的示例性方面的包含涂覆有金属材料的颗粒材料的元件的组合物的层的示意图。
图2是示出了根据本文所提供的本公开的示例性方面的能够通过增材制造方法从包含涂覆有金属材料的颗粒材料的元件的组合物生产的多种物件的示意图。
图3是根据本文所提供的本公开的示例性方面的由涂覆有金属材料的颗粒材料生产物件的方法的流程图；和
图4是根据本文所提供的本公开的其它示例性方面的由涂覆有金属材料的颗粒材料生产物件的方法的流程图。
具体实施方式
现将通过参考附图在下文中更全面地描述本公开，其中显示了本公开的一些，但不是所有方面。的确，本公开可以以多种不同形式体现并且不应将其视为受限于本文所说明的方面；相反，提供这些方面从而使本公开更深入和完整，并且将向本领域技术人员充分展示本公开的范围，并且将满足适用的法律要求。在整个说明书中，类似的数字表示类似的元件。除非上下文中明确规定，否则如本说明书和所附权利要求中所使用的，单数形成的“一”、“一个”和“这个”包括复数对象。
如先前所公开的，使用增材制造方法，如例如选择性激光熔融(SLM)、选择性激光烧结(SLS)等从铝或铝合金生产制品或物件(例如，组件、部件等)往往是有问题的。这是由于在增材制造方法期间发生了铝的氧化，其中在一些情况下，这种氧化导致形成了与所建立的铝材的标准性质相比具有较差机械和材料性质的物件。对于由于物件所经受的极端条件而需要遵守精确公差的航天应用，较差的机械和材料性质对所使用的这些SLM-生产的物件可以是成问题的。
增材制造方法中使用的典型的生产机械包括计算平台或运行计算机辅助设计(CAD)软件的其它类型的处理器装置，在这些平台或装置上物件的数字设计用于选择性加热铝或铝合金原材料各个分布的层。工件平台或其它类型的基底也包含在典型的生产机械中。将铝或铝合金原材料的每个层分布在工件平台上，然后通过能源选择性熔融。例如，根据物件的数字设计，将发射大功率激光束的高功率激光器(例如，镱纤维激光器)用于熔融每个层的所选部分。在激光束将铝或铝合金原材料加热至阈值温度或熔融温度的情况下，铝或铝合金原材料熔融并形成层的熔融部分。熔区的后续冷却导致铝或铝合金原材料固化。逐层重复该方法直至该部分完成。
然而，仅改变增材制造方法中使用的生产机械不足以解决形成物件过程中铝的氧化。使用多个或更高功率的激光束，使用电子束等的改变，如加热工件平台仍不能有效破坏铝原材料中铝的氧化。因此，在一个方面，期望改变原材料本身以使得破坏在形成部件的过程中铝的氧化。
通过改变原材料化学性质来改善增材制造的铝合金部件的性能和质量的现有方法实现了有限的成功，并且该成功通常是以常规浇铸方法生产的或从颗粒原材料与类似于常规可锻合金的组合物增材制造的样品的无光泽标准来测量的。这种有限的成功是通过使用未涂覆的颗粒原材料以及类似于常规铸造合金的组合物所获得的。目前，用于铝增材制造的最常见的原材料为AlSi10Mg(Al/9-11Si/.25-.45Mg wt％)以及与压铸合金AMS4290(9.5Si/0.50Mg wt％)几乎相同并且与铝硅合金低共熔体(Al-12Si wt％)相差不远的组合物。然而，接近于Al-Si低共熔体的组合物固有地产生了具有高体积分数(通过杠杆定理，大于10％)的脆性硅颗粒的显微结构。因此，用接近Al-Si低共熔体的组合物SLM-生产的部件往往将具有劣于机械加工合金的现有标准的强度和延展性，尽管与熔区快速固化有关的显微结构特征的尺寸更精细。使用接近于577℃的Al-Si低共熔体制备的部件往往还将具有有限的高温强度，并且这对于多种航天应用是特别重要的。
因此，本文公开了生产物件和涉及制品的改善方法，其促进了原材料熔合并破坏铝的氧化以生产满足并超过现有标准的性能特征的物件。在下文中称为“组合物”的原材料包含颗粒材料的元件，其在一些方面包含金属材料涂覆的铝或铝合金，金属材料在一些方面包含镍、钛或它们的合金。
有利地，在选择性加热时，该组合物在SLM中的应用导致在涂层和颗粒材料之间产生放热反应。与未涂覆的原材料的激光熔融所产生的熔融部分和湍动相比，放热反应使每个层的熔融部分扩大并提高了其中的湍动。反过来，熔融部分中提高的湍动充分破坏了颗粒材料的氧化，从而任何氧化物颗粒彼此间隔分布并且有利地分散。
应注意，尽管本文描述了铝或铝合金颗粒材料，但是应注意所公开的方法不限于此。同样地，尽管本文描述了镍、钛或它们的合金的金属涂层，但是应注意所公开的方法不限于此。此外，本文的增材制造方法不限于SLM，而是涵盖了用于生产用于航天应用等的物件，例如，部件或组件的任何增材制造方法。
图1示出了包含涂覆有金属材料的颗粒材料的元件的组合物或原材料104的层102的示意图，其通常表示为100。如图1所示，层102包含组合物104的元件的部分或区域，其通常表示为106。在一些方面中，部分或区域106包含组合物104的加热元件，而在其它方面，部分或区域106包含组合物的未加热元件。在图1所示的部分或区域106中，尚未通过能量束108选择性加热组合物104的元件。然而，在一些方面中，通过其上分布了组合物104的元件的加热的粉末层(未示出)对部分或区域106中的组合物104的元件预加热。
通过对比，图1中的层102还包含已加热至阈值温度或以上的组合物104的熔融部分或区域。将层102(或任何相应的层)选择性加热至阈值温度促使了颗粒材料的元件和金属材料涂层(通常表示为熔融部分110)之间的放热反应，并且从阈值温度以上将组合物104的固化部分或区域冷却至阈值温度以下(通常表示为116)。
在一个方面，组合物104包含处于多个离散颗粒形式的具有金属材料涂层的颗粒材料的元件。在一些方面中，颗粒材料包含铝或铝合金，而在一些方面中，金属涂层包含镍、钛或它们的合金。在一些方面中，期望制备具有铝或铝合金的元件以及镍或镍合金涂层的组合物，例如，近似于Al-Al3Ni低共熔体。在一些方面中，层104的所有元件具有组合物104。在其它方面，层102的元件仅有一部分具有组合物104，其余元件是未涂覆的。在其它方面，仅使一部分颗粒被涂层涂覆是有利的，这反过来降低了固化中形成涂层的金属材料的含量。例如，在这种情况下，形成层102的颗粒材料的元件中仅一部分是具有镍或镍合金涂层的铝或铝合金，元件的剩余部分是无镍或镍合金涂层的铝或铝合金。
在一些方面中，每个颗粒材料颗粒(例如，铝或铝合金颗粒)包含约20微米至约150微米之间的粒径。在一些方面中，对于颗粒材料颗粒，期望具有约50微米的直径。还考虑了直径大于或小于本文具体描述的直径的颗粒材料颗粒，其中颗粒直径与在选择性加热时颗粒材料和金属涂层之间发生的放热反应以及组合物104固化后所产生的显微结构相联系或另外地相关。
在一些方面中，多个颗粒材料颗粒中每个颗粒或者仅一部分被金属材料涂覆。在其它方面，颗粒材料颗粒中仅一部分被金属材料涂覆。在一些方面中，使用无电式电镀工艺、电解电镀工艺、溅射工艺、化学气相沉积工艺或另一种汽相沉积工艺完成金属材料对颗粒材料的涂覆，从而在颗粒材料上提供基本均一的涂层。在这些方面，在组合物104的层102的分布和/或加热之前，用金属材料涂覆颗粒材料颗粒。
在一些方面中，将金属材料涂层应用于颗粒材料颗粒至约0.1微米至约1微米之间的厚度。应注意，金属涂层的厚度与金属材料涂层相对于整个颗粒(例如，颗粒材料颗粒和金属材料涂层)重量的重量分数有关。
因此，根据方程1，金属材料涂层的重量分数是可确定的，其包括球形颗粒的简化假设。尽管本公开未考虑颗粒材料的每个颗粒包含与任何涂层相同的元素，但是颗粒材料和金属涂层具有类似元素(例如，两者均含有镍)是可能的。
方程1
w涂层＝[ρ涂层[(4π/3)(D/2+h)3-(4π/3)(D/2)3]/[ρ核(4π/3)(D/2)3]
W涂层＝金属材料涂层的重量分数
ρ涂层＝金属材料涂层的密度
ρ核＝颗粒材料颗粒的密度
D＝颗粒材料球形颗粒的直径
h＝金属材料涂层的厚度
应注意，期望优化金属材料的涂层厚度，从而使其足够厚以产生足够量的放热反应，但又不过于厚而使得所得金属间化合物过量和使得组合物的密度过量。因此，所期望的金属材料涂层的重量分数在约3.8至约29.2wt％的镍之间，并且更期望地在约5.7至约24.2wt％的镍之间。
因此，在一些方面中，一旦金属材料涂层的重量分数是已知的(例如，根据方程1)，则根据方程2，组合物的密度是可确定的。
方程2
ρ组合物＝(1–w涂层)ρ核+w涂层ρ涂层
ρ组合物＝组合物的密度
应注意，涂层厚度的优化将使得组合物的密度低至可实用。这是因为已知在较高的组合物密度下，重量-归一化的性能，如比刚度降低，而重量-归一化的性能在航天应用中是固有地重要的。
在一些方面中，图1中所示的层102是邻近于、高于、低于另一个层或与另一个层接触分布的组合物104(例如，金属材料-涂覆的颗粒材料)的通用的层(generic layer)。更具体地，配置层102以使其在工件平台或基底上以基本均一的层分布，其中层102是初始层，或者如果层102是附加层，如第二层、第三层、第四层等，则层102邻近于、高于先前分布的层分布，或配置为与先前分布的层接触。因此，通过连续形成或“构建”多个层102产生物件(例如，物件200，图2)。在一些方面中，构建体中的层102相对于彼此具有类似或不同的元件组成。
在选择性加热前，使用分布或涂布机械，完成层102的分布，或通过人用户手动分布或涂布。层102是基本均匀分布或分散的，从而使层102具有相对于前一层或工件平台在约20微米至约150微米之间的厚度。在一些方面中，对于层102，期望具有约50微米的厚度。
在层102分布之后，将组合物104的层102选择性加热至组合物104的元件开始熔融的阈值温度。由于使用激光束加热较快，因此用于平衡物理和化学反应的一般可接受的温度仅可以提供阈值温度的近似值。例如，当组合物104包含用镍涂覆的铝时，本领域的一般技术人员将理解阈值温度在铝熔融温度660.5℃附近。在其它方面，颗粒材料可以是具有较低熔融温度和相应地较低阈值温度的铝合金。在其它方面，涂层可以是镍或钛的合金，通过该合金的元件适当改变阈值温度。
在一些方面中，通过发射能量束的能源(通常表示为108)选择性加热组合物104。在一些方面中，通过能源如大功率激光，例如如镱纤维激光器、二氧化碳激光器等或大功率电子发射装置发射能量束108。为了选择性加热层102，能源是通过控制装置(未示出)或与之相关的具有至少一个硬件处理器和存储器的其它类型的计算平台可控制的。以这种方式，配置控制装置以指示或另外控制能量束108对层102的哪些部分加热。在一些方面中，这些指示或控制是基于储存在控制装置或计算平台中的物件的三维预配置设计的二维片图的(即，三维物件是作为一系列二维片图或层所形成的)。
因此，当能源的能量束108将组合物104的层102的区域或部分加热至阈值温度时，在设置在层102的加热区域或部分处的组合物104，例如涂覆有金属材料的颗粒材料的元件内促使放热反应。应注意，如本文描述的，将组合物104的层102的区域或部分加热“至阈值温度”包括将层102的区域或部分加热至至少阈值温度，使得阈值温度是层102的区域或部分所加热至的最低温度。在一些方面中，例如，当组合物104包含铝和/或铝合金以及镍涂层时，随着铝熔融并与相邻的镍反应，放热反应导致大幅度、快速的温度升高。
图1示出了与组合物104的部分106接近的熔融部分110未加热至阈值温度以上。在一些方面中，配置熔融部分110以使之前的层扩大，从而在熔融部分110固化时，使多个层102熔合或结合在一起。
应注意，与使用具有未涂覆元件的组合物的增材制造方法相比，由于放热反应，熔融部分110在层102内扩大。此外，与使用具有未涂覆元件的组合物的增材制造方法相比，扩大的熔融部分110使层102的厚度更大，并且相应地固化层的厚度扩大。区域的共同扩大是有利的，这是因为它减少了所需的层数目，每个层102固化并且比常规原材料的构建层更厚并且能源通过次数减少。这导致了更快速的构建时间，从而使物件的生产更快，并且低生产速度是常规增材制造方法，如选择性激光熔融熟知的缺点。
如图1所示，能量束108对准熔融部分110的上方，从而将组合物104的元件刚加热至阈值温度。加热后，配置能量束108以对准层102的另一个部分，例如，未加热部分106，或者配置以暂停选择性加热直至另一个层102分布在前一个层102上方或邻近于前一个层102。
在一些方面中，放热反应在熔融部分110中产生湍动112。图1示出了作为小涡旋的湍动112，其破坏了颗粒材料的氧化。应注意，原材料的氧化是使其适当熔合的主要障碍之一。例如，原材料包含铝或铝合金的颗粒材料的位置，铝或铝合金易于氧化，这减弱了最终物件的结构完整性。因此，通过用金属涂层，例如镍或钛涂覆颗粒材料，促使的放热反应在熔融部分110内产生了足够的湍动，从而由于破坏了颗粒材料的氧化，因此以不连续和分散的方式，而不是以“氧化物层”形成氧化物颗粒114。图1示出了围绕熔融部分110的周长形成的并且在整个固化部分116中不连续和分散的氧化物颗粒114。
固化部分116具有参考标号120所示的厚度。换言之，固化部分116的厚度120是本领域中作为“构建体层”已知的。由于选择性加热和冷却了每个层102，因此从每个层缓慢构建物件。
应注意并且如上描述，由于放热反应，固化部分116的厚度120有利地比在其原材料中使用未涂覆的元件的常规层更厚。层102的固化部分116包含金属间化合物118的不连续颗粒或共晶团(共晶群体，eutectic colonies)，金属间化合物118是组合物104的元件的放热反应产物。例如，在一种情况下，根据颗粒材料和金属涂层的类型，金属间化合物118包含Al3Ni或Al3Ti。
在一些方面中，金属间化合物118作为不连续的颗粒或群体在整个固化部分116中分布。在一些方面中，当组合物104包含类似于Al-Al3Ni低共熔体的元件时，金属间化合物118以杆状形式沉淀。以这种方式分布的金属间化合物118有利地提供了获得优于使用类似于常规铸造合金和接近于铝硅合金低共熔体的那些的组合物基于通过SLM原材料生产的物件的现有标准的性能的固化显微结构。
在一些方面中，组合物包含促进铝沉淀硬化的化学物质。如本领域技术人员已知的，沉淀硬化是常规可锻合金中主要的增强机理。负责这种硬化的显微沉淀物过小而不能适当地在图1中示出了。如本领域技术人员已知的，与先前描述的金属间颗粒组合，某些显微沉淀物的存在可以促进改善的高温强度性质。
图1还示出了在固化部分116在彼此相对间隔开的氧化物颗粒114。在固化部分116中，氧化物颗粒114以不降低所生产的物件的性能的方式有利地分散并且不连续地形成。更具体地，从本文所公开的组合物形成的物件有利地包含类似于常规机加工的可锻合金的性能(例如，比强度、比刚度等)。
现参考图2，公开了示出了能够使用包含涂覆有金属材料的颗粒材料的元件的组合物，通过增材制造方法，例如SLM生产的制品或物件(通常表示为200)的图。在一个实例中，用于生产这些物件200的组合物接近于Al-Al3Ni低共熔体，尽管还考虑了其它组合物或原材料。物件200包括(例如)导管202、电学护罩204、配电盘206、接头208、盖板210、导管212。还考虑了适合于航天目的等的其它物件。除了这些说明性实例外，如本文描述的，使用用于增材制造方法(例如，SLM)的适当组合物(例如，组合物104，图1)能够生产多种其它类型的物件。
图3示出了生产物件的方法(通常表示为300)的方法流程图。在一些方面中，生产方法包括增材制造方法，如例如SLM。
在步骤302中，将包含涂覆有金属材料的颗粒材料的元件的组合物(例如元件104，图1)的初始层(例如102，图1)选择性加热到阈值温度。
在步骤304中，将设置与初始层接触的组合物的附加层(例如元件102，图1)选择性加热至阈值温度，将每个相应的层选择性加热至阈值温度促使了颗粒材料的元件和与之相关的金属材料涂层之间的放热反应以形成相应的层的熔融部分(例如元件110，图1)，其中相应的层的熔融部分中的湍动破坏了熔融颗粒材料的氧化并且当将其冷却至低于阈值温度时，促进相应的层的熔融部分中金属间化合物的形成，并且其中相应的层的部分组合以形成物件(例如元件200，图2)。
图4示出了生产物件的方法(通常表示为400)的另一种示例性方法流程图。在一些方面中，生产方法包括增材制造方法，如例如SLM。
在步骤402中，将包含涂覆有金属材料的颗粒材料的元件的组合物(例如元件104，图1)的层(例如102，图1)选择性加热到阈值温度以促使颗粒材料的元件和与之相关的金属材料涂层之间的放热反应并形成层的熔融部分(例如元件110，图1)，其中层的熔融部分中的湍动破坏了熔融颗粒材料的氧化并且当将其冷却至低于阈值温度时，促进层的熔融部分中的金属间化合物的形成。
此外，本公开包括根据以下条款的实施方式：
条款1.一种生产物件的方法，其包括：
选择性加热包含涂覆有金属材料的颗粒材料的元件的组合物的初始层至阈值温度；和
将设置与初始层接触的组合物的附加层选择性加热至阈值温度，将每个相应的层选择性加热至阈值温度促使了颗粒材料的元件和与之相关的金属材料涂层之间的放热反应以形成相应的层的熔融部分，其中相应的层的熔融部分中的湍动破坏了熔融颗粒材料的氧化并且当将其冷却至低于阈值温度时，促进相应的层的熔融部分中的金属间化合物形成，并且其中相应的层的部分合并以形成物件。
条款2.根据条款1的方法，其包括将组合物的初始层分布在基底上，从而在选择性加热初始层之前，使得初始层的厚度在约20微米至约150微米之间。
条款3.根据条款1的方法，其包括将组合物的附加层与初始层接触分布，从而在选择性加热附加层之前，使得附加层的厚度在约20微米至约150微米之间。
条款4.根据条款3的方法，其中将组合物的附加层与初始层接触分布包括将组合物的附加层与初始层接触分布，与初始层的组成相比，附加层的组成具有类似或不同的元素。
条款5.根据条款1的方法，其包括在选择性加热初始层或者选择性加热附加层之前，用金属材料涂覆颗粒材料的元件。
条款6.根据条款5的方法，其中涂覆颗粒材料的元件包括使用无电式电镀工艺、电解电镀工艺、溅射工艺、化学气相沉积工艺或其它汽相沉积工艺涂覆颗粒材料的元件。
条款7.根据条款5的方法，其中涂覆颗粒材料的元件包括用金属材料涂覆颗粒材料的元件，从而涂层的厚度在约0.1微米至约1微米之间。
条款8.根据条款1的方法，其中选择性加热初始层或者选择性加热附加层包括在选择性激光熔融(SLM)法中使用激光选择性加热初始层或者选择性加热附加层。
条款9.根据条款1的方法，其中选择性加热初始层或者选择性加热附加层包括选择性加热初始层或者选择性加热附加层至阈值温度，初始层或者附加层包含用金属材料涂覆的铝粉或铝合金粉的元件。
条款10.根据条款1的方法，其中选择性加热初始层或者选择性加热附加层包括选择性加热初始层或者选择性加热附加层至阈值温度，初始层或者附加层包含用镍、钛或它们的合金涂覆的颗粒材料的元件。
条款11.根据条款1的方法，其包括将初始层或附加层的熔融部分冷却至固化温度(固化温度小于阈值温度)以使得初始层或附加层的部分固化，其中初始层或附加层的固化部分包含金属间化合物的不连续颗粒或共晶团并且通过破坏熔融颗粒材料氧化生产的氧化物颗粒彼此相对间隔。
条款12.一种制造的制品，其包括：
含有涂覆有金属材料的颗粒材料的元件的一个或多个层的组合物，将相应的层中的每一个选择性加热至阈值温度以促使颗粒材料的元件和与之相关的金属材料涂层之间的相应的层内的放热反应并形成相应的层的熔融部分，其中相应的层的熔融部分中的湍动破坏了熔融颗粒材料的氧化并且一旦将其冷却至低于阈值温度，促进相应的层的熔融部分中的金属间化合物的形成。
条款13.根据条款12的制造的制品，其中一个或多个层中的每一个包含约20微米至约150微米之间的颗粒材料的元件的厚度。
条款14.根据条款12的制造的制品，其中用金属材料涂覆颗粒材料的元件，从而涂层的厚度在约0.1微米至约1微米之间。
条款15.根据条款12的制造的制品，其中颗粒材料的元件包含用金属材料涂覆的铝粉或铝合金粉。
条款16.根据条款12的制造的制品，其中颗粒材料的元件涂覆有镍、钛或它们的合金。
条款17.根据条款12的制造的制品，其中相应的层中的每一个的熔融部分已冷却至固化温度(固化温度小于阈值温度)以使得相应的层的熔融部分中的每一个固化，其中相应的层中的每一个的固化部分包含金属间化合物的不连续颗粒或共晶团并且通过破坏熔融颗粒材料氧化生产的氧化物颗粒彼此相对间隔。
条款18.一种生产物件的方法，其包括：
将包含涂覆有金属材料的颗粒材料的元件的组合物层选择性加热至阈值温度，以促使颗粒材料的元件和与之相关的金属材料涂层之间的放热反应并形成层的熔融部分，其中层的熔融部分中的湍动破坏了熔融颗粒材料的氧化并且一旦将其冷却至低于阈值温度，促进层的熔融部分中的金属间化合物的形成。
条款19.根据条款18的方法，其包括将层的熔融部分冷却至固化温度(固化温度小于阈值温度)以使得层的部分固化，其中层的固化部分包含金属间化合物的不连续颗粒或共晶团并且通过破坏熔融颗粒材料氧化生产的氧化物颗粒彼此相对间隔。
通过上述描述和相关附图中所提供的教导的益处，本公开所属领域的技术人员将想起本文的本公开的多种改变和其它方面。因此，应理解本公开不限于所公开的具体方面，并且等价形式、改变和其它方面旨在包含在所附权利要求的范围内。尽管在本文中使用了专用术语，但是它们仅以一般和描述性意义使用并且不是出于限制的目的。

Claims (9)

1.一种由涂覆有金属材料的颗粒材料生产物件(200)的方法，包括：
将组合物(104)的初始层(102)选择性加热至阈值温度，所述组合物(104)包含涂覆有金属材料的颗粒材料的元件；以及
将设置为与所述初始层(102)接触的所述组合物的附加层选择性加热至所述阈值温度，将每个相应的层选择性加热至所述阈值温度促进了所述颗粒材料的元件和与所述颗粒材料的元件相关的金属材料涂层之间的放热反应以形成所述相应的层的熔融部分(110)，其中所述相应的层的所述熔融部分(110)中的湍动破坏了熔融的所述颗粒材料的氧化，并且当将所述相应的层冷却至低于所述阈值温度时，促进了所述相应的层的所述熔融部分(110)中的金属间化合物的形成，并且其中所述相应的层的部分合并以形成所述物件(200)，
其中，所述金属材料是镍，所述金属材料涂层的重量分数在3.8至29.2wt％之间，
所述颗粒材料是铝或铝合金，
所述阈值温度是铝或铝合金的熔融温度。
2.根据权利要求1所述的方法，包括：
将所述组合物的所述初始层(102)分布在基底上，从而在选择性加热所述初始层(102)之前，使得所述初始层(102)具有在20微米和150微米之间的厚度；以及
分布与所述初始层(102)接触的所述组合物的所述附加层，从而在选择性加热所述附加层之前，使得所述附加层具有在20微米至150微米之间的厚度。
3.根据权利要求1所述的方法，包括在选择性加热所述初始层(102)或者选择性加热所述附加层之前，用所述金属材料涂覆所述颗粒材料的元件。
4.根据权利要求3所述的方法，其中涂覆所述颗粒材料的元件包括使用无电式电镀工艺、电解电镀工艺、溅射工艺、或化学气相沉积工艺涂覆所述颗粒材料的元件。
5.根据权利要求3所述的方法，其中涂覆所述颗粒材料的元件包括用所述金属材料涂覆所述颗粒材料的元件，从而使所述涂层具有0.1微米和1微米之间的厚度。
6.根据权利要求1所述的方法，包括将所述初始层(102)或所述附加层的所述熔融部分(110)冷却至固化温度以使得所述初始层(102)或所述附加层的部分固化，所述固化温度低于所述阈值温度，其中所述初始层(102)或所述附加层的固化部分(116)包含金属间化合物的不连续颗粒或共晶团，并且由被破坏的熔融的所述颗粒材料的氧化生产的氧化物颗粒被彼此相对间隔开。
7.一种由涂覆有金属材料的颗粒材料制造的制品，包括：
含有涂覆有金属材料的颗粒材料的元件的一个或多个相应的层的组合物，将所述相应的层中的每一个选择性加热至阈值温度以促进所述颗粒材料的元件和与所述颗粒材料的元件相关的金属材料涂层之间的所述相应的层内的放热反应并形成所述相应的层的熔融部分(110)，其中所述相应的层的所述熔融部分(110)中的湍动(112)破坏了熔融的所述颗粒材料的氧化，并且当将所述相应的层冷却至低于所述阈值温度时，促进了所述相应的层的所述熔融部分(110)中的金属间化合物的形成，
其中，所述金属材料是镍，所述金属材料涂层的重量分数在3.8至29.2wt％之间，
所述颗粒材料是铝或铝合金，
所述阈值温度是铝或铝合金的熔融温度。
8.根据权利要求7所述的制造的制品，其中一个或多个所述相应的层中的每个具有20微米和150微米之间的所述颗粒材料的元件的厚度，并且所述颗粒材料的元件涂覆有所述金属材料，从而使所述涂层具有0.1微米和1微米之间的厚度。
9.根据权利要求7所述的制造的制品，其中所述相应的层中的每个的所述熔融部分(110)已经冷却至固化温度使得所述相应的层的所述熔融部分中的每个固化，所述固化温度小于阈值温度，其中所述相应的层中的每个的固化部分(116)包含金属间化合物的不连续颗粒或共晶团，并且由被破坏的熔融的所述颗粒材料的氧化生产的氧化物颗粒被彼此相对间隔开。
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