CN109865838A - 增材制造技术及其应用 - Google Patents

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Abstract

本发明题为“增材制造技术及其应用”。在一个方面，本发明提供了一种制造烧结制品的方法，该方法包括提供复合制品，该复合制品包括经由一种或多种增材制造技术由粉末组合物印刷的多孔外部，该多孔外部限定内部体积，以及在该内部体积中提供松散粉末组分。同时烧结该多孔外部和该松散粉末组分以提供包括烧结内部和烧结外部的该烧结制品。

Description

增材制造技术及其应用
技术领域
本发明涉及增材制造技术，并且更具体地讲，涉及在烧结之前和之后提供制品密度增强的增材制造技术。
背景技术
增材制造通常包括如下过程，其中采用数字三维(3D)设计数据来通过材料沉积和处理制造成层的制品或部件。已经开发了属于增材制造的范畴的各种技术。增材制造为基于模制过程的传统制品制造技术提供了有效且节省成本的另选方案。利用增材制造，可避免模具和/或铸模构造以及其他工具加工的大量时间和费用。另外，增材制造技术通过允许在过程中回收并且排除对模具润滑剂和冷却剂的需求来有效地使用材料。最重要的是，增材制造实现了制品设计的显著自由。可在没有大量费用的情况下生产具有高度复杂形状的制品，从而允许在最终设计选择之前开发和评估一系列制品设计。
然而，若干增材制造技术仍存在挑战。例如，粘结剂喷射工艺需要后烧结过程以将印刷制品固结成致密的成品。产品的最终密度是若干变量的结果，包括印刷制品的生坯密度。生坯密度反映粉末充填效率和相邻颗粒的接触接近度。具有较高表面区域、较高接触点和较短扩散距离的较小颗粒用于在烧结期间增强致密化过程。然而，在粉末床方法中，存在粉末粒度的实际限制，该粉末粒度被成本有效地制造并且易于铺展成连续层。此外，细颗粒倾向于结块或聚集，从而产生较低的表观密度。鉴于这些技术考虑，需要增强以改善增材制造技术中的颗粒相互作用和充填效率。
发明内容
在一个方面，本文描述了制造制品的方法，该方法采用增材制造技术，在烧结之前和之后提供制品密度的增强。简而言之，制造烧结制品的方法包括提供复合制品，该复合制品包括通过一种或多种增材制造技术由粉末组合物印刷的多孔外部，该多孔外部限定内部体积，以及在内部体积中提供松散粉末组分。同时烧结多孔外部和松散粉末组分以提供包括烧结内部和烧结外部的烧结制品。在一些实施方案中，在烧结内部和烧结外部之间存在密度和/或孔隙度梯度。在另一方面，提供了根据本文所述的方法形成的制品。
在另一方面，本文描述了烧结制品。在一些实施方案中，烧结制品包括烧结内部和烧结外部，烧结外部形成小于30体积％的烧结制品，其中在烧结内部和烧结外部之间存在密度和/或孔隙度梯度。
这些和其它实施方案在以下具体实施方式中进一步描述。
附图说明
图1示出根据一些实施方案的复合制品的平均密度与外部体积百分比之间的线性关系。
图2示出根据一些实施方案的烧结制品的平均密度与外部体积百分比之间的线性关系。
图3(a)-图3(d)是根据一些实施方案的通过粘结剂喷射和烧结制备的烧结制品的横截面光学显微图像。
具体实施方式
参考以下具体实施方式和示例以及前述和下述内容可更容易地理解本文所述的实施方案。然而，本文所述的元素、设备和方法并不限于具体实施方式和示例中所述的具体实施方案。应当认识到，这些实施方案仅示例性地说明本发明的原理。在不脱离本发明实质和范围的情况下，多种修改和变更对于本领域技术人员而言将是显而易见的。
I.制造烧结制品的方法
在一个方面，制造烧结制品的方法包括提供复合制品，该复合制品包括经由一种或多种增材制造技术由粉末组合物印刷的多孔外部，该多孔外部限定内部体积，以及在内部体积中提供松散粉末组分。同时烧结多孔外部和松散粉末组分以提供包括烧结内部和烧结外部的烧结制品。现在转到具体步骤，通过一种或多种增材制造技术由粉末组合物印刷多孔外部。要注意的是，在多孔的情况下，外部可包括由粘结剂固结的粉末。由外部的粒间间距形成的孔可用粘结剂来部分或完全填充。在一些实施方案中，例如，多孔外部是在粘结剂喷射或粘结剂印刷增材制造技术中形成的。可在粘结剂喷射过程中使用任何合适的粘结剂，包括一种或多种有机粘结剂。可根据若干考虑因素来选择粘结剂，包括但不限于粉末的组成特性、粘结剂的流动性和固化特性以及制品外部的期望生坯强度。在其他实施方案中，多孔外部可由轻度烧结粉末形成，使得多孔外部具有大于50％的孔隙度。在一些实施方案中，形成多孔外部的烧结粉末具有大于60％的孔隙度或大于70％的孔隙度。例如，可通过选择性激光烧结(SLS)或选择性激光熔化(SLM)来制造包括烧结粉末的多孔外部，其中可降低激光功率和/或增加扫描速度以部分地烧结粉末组合物，从而导致高孔隙度。
在一些实施方案中，多孔外部形成小于60体积％的复合制品。由多孔外部形成的复合制品的体积百分比也可具有选自表I的值。
表I–由多孔外部形成的复合制品体积％
≤50
≤40
≤30
≤25
≤20
≤15
≤10
5-50
5-40
5-30
5-20
10-30
10-20
如本文所述，多孔外部限定包括松散粉末组分的内部体积。在处于松散状态时，粉末组分是自由流动的并且不受粘结剂存在的限制。多孔外部可用作限定复合制品的内部的一个或多个壁，松散粉末组分定位该内部中。限定内部体积的外部壁的布置取决于制品特有的设计参数。例如，如果复合制品是中空圆柱体，则可通过一种或多种增材制造技术形成多孔内径(ID)壁和多孔外径(OD)壁。多孔ID和OD壁限定包括松散粉末组分的壁之间的体积。
在一些实施方案中，松散粉末组分和多孔外部的粉末组合物可具有相同或基本上相同的组成。另选地，松散粉末组分和多孔外部的粉末组合物具有不同的组成。松散粉末组分和多孔外部的粉末组合物可独立地选自由粉末金属和粉末合金构成的组。粉末金属可包括铝或任何过渡金属，包括但不限于周期表第IVB-VIIIB族的金属。粉末金属也可包括选自周期表第IB和IIB族的过渡金属。本文所述的周期表的族是根据CAS名称标识的。
在一些实施方案中，多孔外部和/或松散粉末组分的粉末合金包括钴基合金、镍基合金或铁基合金。钴基粉末合金可以和/或商品名商购获得。此外，对于一些实施方案，镍基粉末合金可以和/或商品名商购获得。
另选地，松散粉末组分和/或多孔外部的粉末组合物包含金属碳化物晶粒。在一些实施方案中，例如，金属碳化物晶粒包括碳化钨。除了碳化钨之外，金属碳化物晶粒还可包括铌、钒、钽、铬、锆和/或铪中的一种或多种的碳化物。
在一些实施方案中，松散粉末组分和/或外部粉末组合物的金属碳化物是烧结硬质碳化物颗粒。如本文进一步所详述，单独烧结硬质碳化物颗粒包括与金属粘结剂结合烧结在一起的多个金属碳化物晶粒。在松散条件下，在一些实施方案中，烧结硬质碳化物颗粒可具有至少6g/cm3的表观密度。如本领域中的技术人员所知，表观密度是松散条件下单位体积的粉末或颗粒的质量，通常以g/cm3表示。在一些实施方案中，烧结硬质碳化物颗粒具有至少7g/cm3的表观密度。本文所述的等级粉末的烧结硬质碳化物颗粒的表观密度也可具有选自表II的值。
表II–烧结硬质碳化物颗粒的表观密度
≥6.5g/cm<sup>3</sup>
≥7.5g/cm<sup>3</sup>
≥8g/cm<sup>3</sup>
≥9g/cm<sup>3</sup>
6-11g/cm<sup>3</sup>
7-11g/cm<sup>3</sup>
8-11g/cm<sup>3</sup>
等级粉末的烧结硬质碳化物颗粒的表观密度也可小于6g/cm3。例如，在一些实施方案中，烧结硬质碳化物颗粒的表观密度可在2g/cm3-6g/cm3的范围内。烧结硬质颗粒的表观密度可根据ASTM B212使用霍尔流量计漏斗的自由流动金属粉末的表观密度的标准测试方法来确定。
除了表观密度之外，复合制品中采用的烧结硬质碳化物颗粒可具有至少7g/cm3的振实密度。在一些实施方案中，烧结硬质碳化物颗粒表现出的振实密度具有选自表III的值。
表III–烧结硬质碳化物颗粒的振实密度
≥7.5g/cm<sup>3</sup>
≥8g/cm<sup>3</sup>
≥8.5g/cm<sup>3</sup>
≥9.5g/cm<sup>3</sup>
7-12g/cm<sup>3</sup>
8-12g/cm<sup>3</sup>
9-12g/cm<sup>3</sup>
烧结硬质碳化物颗粒、粉末金属和/或粉末合金的振实密度可根据ASTM B527金属粉末和化合物的振实密度的标准测试方法来确定。在一些实施方案中，烧结硬质碳化物颗粒的振实密度与表观密度的比率(豪斯纳比)为1.05至1.50。在一些实施方案中，烧结硬质碳化物颗粒的豪斯纳比为1.1至小于1.50。
除了表观密度和振实密度之外，烧结硬质碳化物颗粒可具有至少80％理论密度的平均单独颗粒密度。在一些实施方案中，烧结硬质碳化物颗粒的平均单独颗粒密度为至少90％或至少95％理论密度。在一些实施方案中，烧结硬质碳化物颗粒可表现出80％至95％理论密度的平均单独颗粒密度。在另外的实施方案中，烧结硬质碳化物颗粒可表现出90％至98％理论密度的平均单独颗粒密度。
如本文进一步所述，上述表观密度、振实密度和单独颗粒密度可通过在颗粒形成期间进行的一个或若干个烧结过程来实现。在一些实施方案中，烧结过程不采用烧结抑制剂来减轻颗粒粘附或粘合。本文所述的烧结硬质碳化物颗粒特性可在不存在烧结抑制剂的情况下实现。在一些实施方案中，通过在1100℃至1400℃的温度下烧结等级粉末0.5至2小时来制备烧结硬质碳化物颗粒，以提供烧结压坯。随后研磨烧结压坯以提供单独的烧结硬质碳化物颗粒。根据颗粒形态和密度，可进一步对烧结硬质碳化物颗粒进行热处理以进一步致密化。进一步的热处理可包括等离子体致密化，诸如使用RF等离子体炬或DC等离子体炬的等离子体球化。另选地，烧结硬质碳化物颗粒可被重新烧结，从而形成第二压坯。研磨第二压坯以提供烧结硬质碳化物颗粒。可以进行任何期望次数的进一步致密化处理，以提供期望表观密度、振实密度和/或单独颗粒密度的烧结硬质碳化物颗粒。烧结时间和温度可根据若干考虑因素来选择，包括但不限于硬质碳化物颗粒的粘结剂含量、期望的烧结颗粒密度和烧结阶段。在一些实施方案中，在较低温度和/或较短时间下进行早期烧结阶段以促进研磨烧结压坯。例如，初始或早期烧结过程可在低于粘结剂液化的温度下进行。后期或最终烧结过程可实现更高的温度，诸如发生液相烧结的温度。
另选地，对于不相关的应用(诸如热喷涂和其他包覆应用)，已经开发出烧结硬质碳化物颗粒。在一些实施方案中，对于这些不相关的应用可商购获得的烧结硬质碳化物颗粒可在本文所述的松散粉末组分和/或复合制品外部中采用。例如，对于热喷涂/包覆应用开发的烧结硬质碳化物颗粒可以Powder Perfect商品名从全球钨粉公司(GlobalTungsten and Powders Corporation)商购获得。
烧结硬质碳化物颗粒通常可具有1μm至100μm的平均粒度。在一些实施方案中，烧结硬质碳化物颗粒具有选自表IV的平均粒度。
表IV–平均烧结硬质碳化物颗粒粒度(μm)
5-90
5-50
10-75
10-50
5-40
20-40
0.5-2
1-5
1-10
在一些实施方案中，烧结硬质碳化物颗粒可表现出高斯粒度分布。在其他实施方案中，烧结硬质碳化物颗粒可具有多分散、双峰或多峰粒度分布。在另外的实施方案中，烧结硬质碳化物颗粒可以是单分散的或基本上单分散的。在基本上单分散的情况下，硬质碳化物颗粒在平均粒度的±10％或±5％内。在一些实施方案中，烧结硬质碳化物颗粒是球形或基本上球形的。另选地，烧结硬质碳化物颗粒可以是不规则形状的颗粒与球形或基本上球形的颗粒的混合物。
烧结硬质碳化物颗粒包含一种或多种金属碳化物，该金属碳化物选自由IVB族金属碳化物、VB族金属碳化物和VIB族金属碳化物构成的组。在一些实施方案中，碳化钨是烧结颗粒的唯一金属碳化物。在其他实施方案中，将一种或多种IVB族、VB族和/或VIB族金属碳化物与碳化钨结合以提供单独烧结颗粒。例如，碳化铬、碳化钛、碳化钒、碳化钽、碳化铌、碳化锆和/或碳化铪和/或其固溶体可以在烧结颗粒生产中与碳化钨结合。碳化钨通常可以至少约80或85重量％的量存在于烧结颗粒中。在一些实施方案中，除碳化钨之外的IVB族、VB族和/或VIB族金属碳化物以0.1至5重量％的量存在于烧结颗粒中。
烧结硬质碳化物颗粒包含金属粘结剂。烧结硬质碳化物颗粒的金属粘结剂可选自由钴、镍和铁及其合金构成的组。在一些实施方案中，金属粘结剂以0.1至35重量％的量存在于烧结硬质碳化物颗粒中。金属粘结剂还可以选自表V的量存在于烧结硬质碳化物颗粒中。
表V–金属粘结剂含量(重量％)
0.1-20
0.1-10
0.5-15
1-10
3-20
5-15
12-15
10-35
15-35
15-25
烧结硬质碳化物颗粒的金属粘结剂还可包含一种或多种添加剂，诸如贵金属添加剂。在一些实施方案中，金属粘结剂可包含选自由铂、钯、铼、铑和钌及其合金构成的组的添加剂。在其他实施方案中，金属粘结剂的添加剂可包括钼、硅或它们的组合。添加剂可以不违背本发明目的的任何量存在于金属粘结剂中。例如，添加剂可以烧结硬质碳化物颗粒的0.1至10重量％的量存在于金属粘结剂中。
如本文进一步所详述，通过增材制造形成的复合制品的部分主要限于多孔外部，其中内部的松散粉末组分完成复合制品的其余部分。以这种方式，松散粉末组分形成复合制品的大部分，并且在空间上以最有效的方式自由充填。在一些实施方案中，松散粉末组分可振动和/或经受机械搅拌，以进一步增强充填特性和更高的生坯密度。相反，由于存在有机粘结剂或部分烧结，印刷外部的粉末组合物表现出有限的移动自由度。因此，外部显示出孔和/或其他粉末充填效率低下。由于这些充填效率低下，多孔外部所占据的复合制品的体积被最小化。在一些实施方案中，多孔外部限于选自上表I的体积百分比。此外，多孔外部可表现出小于1.5mm的厚度。多孔外部的厚度也可具有选自表VI的值。
表VI–多孔外部厚度(mm)
≤1.25
≤1
≤0.75
≤0.5
0.1-1
0.5-1.5
0.05-0.5
另外，由多孔外部限定的内部体积可具有任何期望的尺寸。内部体积的尺寸可根据复合制品的特定设计来选择。在一些实施方案中，内部体积具有大于200μm的至少一个尺寸。在一些实施方案中，内部体积的一个或多个尺寸具有选自表VII的值。
表VII–内部体积尺寸(mm)
内部体积可具有任何期望的形状，包括多边形、球形、椭圆形以及直线和弯曲表面的任何组合。
在一些实施方案中，多孔外部可通过外部厚度表现出粘结剂梯度。例如，粘结剂含量可沿朝向内部体积的方向沿着外部厚度或横截面减小。邻近松散粉末组分的较低粘结剂含量可实现多孔外部和松散粉末组分之间更接近的生坯密度匹配。更接近的生坯密度匹配可减轻松散粉末组分和外部之间的烧结收缩，从而减少可能损害烧结制品的结构完整性的破裂和其他应力。在其他实施方案中，多孔外部可沿着外部厚度表现出烧结梯度。多孔外部可邻近松散粉末组分表现出较小的烧结和较高的孔隙度。在远离内部体积的方向上，烧结密度可在多孔外部中增加。因此，烧结多孔外部可表现出密度梯度。多孔外部的密度梯度也可通过上述粘结剂梯度产生。
最小化多孔外部厚度可增强或增加复合制品的密度。例如，复合制品的平均密度可以是松散粉末组分的至少50％振实密度。在一些实施方案中，复合制品的平均密度是松散粉末组分的至少55％振实密度。在另外的实施方案中，复合制品的平均密度是松散粉末组分的50％-70％振实密度。平均密度包括多孔外部和松散粉末组分的密度。
要注意的是，在一些实施方案中，多孔外部的体积百分比可表现出与复合制品的平均密度的线性关系。例如，复合制品的平均密度可随着多孔外部的体积百分比的减小而线性增加。图1示出根据一些实施方案的通过增材制造技术印刷的复合制品的平均密度与外部体积百分比之间的线性关系。上述烧结硬质碳化物颗粒在印刷复合制品的多孔外部和松散粉末组分中采用以生成图1的数据。
在一些实施方案中，通过一种或多种增材制造技术在松散粉末组分周围形成多孔外部。在松散粉末组分周围形成外部可使得能够在增材制造过程结束时完成复合制品的生产。所得复合制品可经受一个或多个后成型步骤，包括在多孔外部中固化粘结剂。粘结剂固化可增强外部的生坯强度，以用于在烧结过程之前进行处理。还可通过跨越由多孔外部限定的内部体积的一个或多个印刷填充结构来增强复合制品的强度。填充结构可具有与增强复合制品的强度一致的任何设计。在一些实施方案中，一个或多个晶格结构跨越内部体积。填充结构的具体设计和放置可取决于复合制品的特定设计参数和强度要求。在一些实施方案中，填充结构在内部体积中的设计和/或放置上可以是均匀的或基本上均匀的。在其他实施方案中，填充结构在内部体积中的设计和/或放置上可以改变。例如，内部体积的大小可在需要可变大小的填充结构元件的制品上改变。填充结构可有助于减少外部壁厚度和多孔外部所占据的体积。填充结构(包括晶格结构)的尺寸可被选择为使得结构混合到烧结内部中，并且因此，不能从由松散粉末组分形成的烧结内部的其余部分中辨别出来。在其他实施方案中，填充结构在烧结制品的烧结内部中仍然是可辨别的。填充结构可通过在多孔外部的制造中采用的增材制造技术来形成。
在一些实施方案中，多孔外部通过增材制造过程来形成，并且松散粉末组分随后被添加到由外部限定的内部体积。当单独或独立于松散粉末组分形成时，多孔外部可被固化或经受其他加工技术，然后将松散粉末添加到内部体积。固化多孔外部的粘结剂可增强多孔外部的生坯强度。在一些实施方案中，多孔外部可被轻度烧结成棕色烧结，然后添加松散粉末组分。
一旦形成，复合制品经受一个或多个烧结过程以提供烧结制品。将多孔外部和松散粉末组分同时烧结或共烧结，从而形成制品的烧结内部和烧结外部。烧结时间和温度可根据若干考虑因素来选择，包括但不限于外部和松散粉末组分的组成特性、复合制品的尺寸以及烧结制品的期望强度。在一些实施方案中，烧结制品可经受热等静压(HIP)。HIP可在烧结过程期间或之后进行。另选地，烧结制品的期望密度可在没有HIP循环的情况下实现。
制品的烧结内部和烧结外部可彼此连续。此外，在烧结内部和烧结外部之间可存在密度梯度。烧结内部可表现出高于烧结外部的密度。例如，烧结内部可以是至少97％理论密度。在一些实施方案中，烧结内部是至少98％或至少99％理论密度。如本文所述，松散粉末组分的较高密度可有利于较高烧结密度。在一些实施方案中，烧结内部的上述密度值可在不存在HIP的情况下实现。相比之下，烧结外部可表现出较低密度。在一些实施方案中，烧结外部是92％至95％理论密度。由多孔外部中粘结剂的存在引起的复合制品的较低密度可引起在烧结过程中难以闭合的孔隙度。与烧结内部不同，烧结外部的孔隙度可以是互连的孔隙度，其在烧结和/或HIP期间抵抗完全闭合。在烧结操作中，内部的隔离孔更容易闭合。因此，在烧结内部和烧结外部之间可存在孔隙度梯度。在一些实施方案中，烧结内部表现出小于2体积％或小于1体积％孔隙度。在一些实施方案中，烧结外部可表现出3-10体积％孔隙度。本文所述的方法还可包括碾磨或机械移除烧结外部的至少一部分。在一些实施方案中，烧结外部从烧结制品中完全移除，留下烧结内部。
如上所详述，结合多孔外部的有限体积采用松散粉末组分可提供较高密度的复合制品，其可被转化成较高烧结密度的制品。在一些实施方案中，烧结制品的平均密度为至少97％理论密度。烧结制品的平均密度也可为至少98％理论密度。在另外的实施方案中，烧结制品的平均密度可为95％-99％理论密度。烧结制品的密度可取决于若干考虑因素，包括但不限于复合制品密度、松散粉末组分的组成特性、多孔外部的组成特性以及烧结时间、压力和/或温度。在一些实施方案中，烧结制品的平均密度可随着多孔外部的体积百分比线性改变。例如，烧结制品的平均密度可随着复合制品中多孔外部的体积百分比的减小而线性增加。图2示出根据一些实施方案的烧结制品的平均密度与外部体积百分比之间的线性关系。烧结制品的平均密度被量化为理论密度百分比。上述烧结硬质碳化物颗粒在多孔外部和松散粉末组分中采用以生成图2的数据。
在图3中提供了图2的数据点下面的烧结制品的横截面显微镜检查。表VIII提供了被烧结以形成图2和图3中表示的烧结制品的复合制品的细节。
表VIII–复合制品参数
表VIII的复合制品用来自宾夕法尼亚州亨廷顿的ExOne公司(ExOne,Huntingdon,PA)的3D印刷系统来印刷。聚乙烯吡咯烷酮-聚乙二醇(PVP-PEG)粘结剂用于以立方体格式印刷生坯外部。在3D印刷设备的构建盒中，在松散粉末周围形成多孔外部。因此，复合制品在粘结剂喷射过程结束时完全形成。将复合制品在200℃下在空气中固化4小时以增强生坯强度。随后将复合制品在1480℃-1500℃下真空烧结0.5-1小时。如横截面显微图像中所示，烧结外部清楚地从烧结内部显示。例如，烧结内部表现出较低孔隙度和较高密度。因此，如图2所示，具有最薄外部的制品1显示出最高平均烧结密度。根据这些原理，通过增材制造生产的烧结制品的结构和密度可针对具体设计进行控制和定制。
本文所述的方法提供了附加技术增强和优点。复合制品的较高密度可降低烧结温度并且不需要HIP循环以通过增材制造技术来生产高密度的制品。较低的烧结温度可抑制晶粒生长并且提供表现出高硬度和高耐磨性的细晶粒烧结制品。此外，将粘结剂限制到制品外部可减少或排除由于在热脱粘期间气体膨胀和气窝形成而导致的缺陷，诸如破裂和孔形成。这具有实现之前未实现的较厚制品的额外技术效果，这是由于在脱粘和/或烧结期间形成的内部破裂和空隙。
Ⅱ.烧结制品
在另一方面，本文描述了烧结制品。在一些实施方案中，烧结制品包括烧结内部和烧结外部，烧结外部形成小于30体积％的烧结制品，其中在烧结内部和烧结外部之间存在密度和/或孔隙度梯度。密度和孔隙度梯度可具有上述第I章节中描述的任何值。在一些实施方案中，烧结外部可占据烧结制品的体积百分比，其具有选自本文中的表I的值。另外，烧结外部可具有根据选自本文中的表VI的值的厚度。图3(a)-图3(c)示出根据一些实施方案的烧结制品。如图3(a)-图3(c)所示，在烧结内部和烧结外部之间存在密度和孔隙度梯度。
烧结内部和烧结外部可由任何期望的粉末组合物形成，包括上述第I章节中描述的粉末组合物。烧结内部和烧结外部可具有相同组成或具有不同组成。另外，在烧结内部和烧结外部之间可存在没有裂缝和/或孔的界面。在一些实施方案中，烧结制品可根据第I章节中描述的方法形成。
针对实现本发明多个目的，现已描述了本发明的多个实施方案。应当认识到，这些实施方案仅示例性地说明本发明的原理。在不脱离本发明的实质和范围的情况下，其多种修改和变更对于本领域技术人员而言将是显而易见的。

Claims (36)

1.一种制造烧结制品的方法，包括：
提供复合制品，所述复合制品包括经由一种或多种增材制造技术由粉末组合物印刷的多孔外部，所述多孔外部限定内部体积；
在所述内部体积中提供松散粉末组分；以及
同时烧结所述多孔外部和所述松散粉末组分以提供包括烧结内部和烧结外部的所述烧结制品。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔外部形成小于60体积％的所述复合制品。
3.根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔外部形成5体积％-30体积％的所述复合制品。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述烧结制品的平均密度为至少97％理论密度。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述烧结制品的平均密度为至少98％理论密度。
6.根据权利要求1所述的方法，包括介于所述烧结内部和所述烧结外部之间的密度梯度。
7.根据权利要求6所述的方法，其中所述烧结内部大于99％理论密度。
8.根据权利要求7所述的方法，其中所述烧结内部为92％-95％理论密度。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述烧结内部具有小于2体积％孔隙度。
10.根据权利要求1所述的方法，其中所述复合制品是所述松散粉末组分的至少50％振实密度。
11.根据权利要求1所述的方法，其中所述复合制品是所述松散粉末组分的至少55％振实密度。
12.根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔外部的所述粉末组合物以及所述松散粉末组分具有相同组成。
13.根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔外部的所述粉末组合物以及所述松散粉末组分具有不同组成。
14.根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔外部的所述粉末组合物以及所述松散粉末组分独立地选自由粉末金属和粉末合金构成的组。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述粉末合金包括钴基合金、镍基合金、铁基合金或它们的组合。
16.根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔外部的所述粉末组合物以及所述松散粉末组分包含烧结硬质碳化物颗粒。
17.根据权利要求16所述的方法，其中所述烧结硬质碳化物颗粒具有至少6g/cm3的表观密度。
18.根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔外部具有小于或等于0.5mm的厚度。
19.根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔外部是围绕所述松散粉末组分形成的。
20.根据权利要求1所述的方法，其中将所述松散粉末组分添加到所述内部体积。
21.根据权利要求1所述的方法，其中所述烧结内部和所述烧结外部彼此连续。
22.根据权利要求1所述的方法，还包括振动所述松散粉末组分。
23.根据权利要求1所述的方法，还包括印刷所述内部体积中的一个或多个晶格结构。
24.根据权利要求23所述的方法，其中所述晶格结构跨越所述内部体积，从而接触所述多孔外部的部分。
25.根据权利要求23所述的方法，其中所述松散粉末组分围绕所述晶格结构。
26.根据权利要求1所述的方法，其中所述增材制造技术为粘结剂喷射。
27.根据权利要求1所述的方法，其中所述多孔外部被部分地烧结并表现出大于50％孔隙度。
28.根据权利要求1所述的方法，还包括移除所述烧结外部的至少一部分。
29.一种烧结制品，包括：
烧结内部和烧结外部，所述烧结外部形成小于30体积％的所述烧结制品，其中在所述烧结内部和所述烧结外部之间存在密度梯度或孔隙度梯度。
30.根据权利要求29所述的制品，其中所述烧结外部形成5体积％-20体积％的所述烧结制品。
31.根据权利要求29所述的制品，其中所述烧结外部具有0.1mm-1mm的厚度。
32.根据权利要求29所述的制品，其中所述烧结制品的平均密度为至少98％理论密度。
33.根据权利要求29所述的制品，其中所述烧结内部大于99％理论密度，并且所述烧结外部为92％-95％理论密度。
34.根据权利要求29所述的制品，其中所述烧结外部具有小于0.5mm-1mm的厚度。
35.根据权利要求29所述的制品，其中所述烧结内部和所述烧结外部的粉末组合物独立地选自由粉末金属和粉末合金构成的组。
36.根据权利要求28所述的制品，其中所述烧结内部和所述烧结外部的粉末组合物包含烧结硬质碳化物颗粒。
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