CN113891951B - 在高温下老化时具有改进的机械强度并适应快速固化的铝基合金 - Google Patents

在高温下老化时具有改进的机械强度并适应快速固化的铝基合金 Download PDF

Info

Publication number
CN113891951B
CN113891951B CN202080039990.3A CN202080039990A CN113891951B CN 113891951 B CN113891951 B CN 113891951B CN 202080039990 A CN202080039990 A CN 202080039990A CN 113891951 B CN113891951 B CN 113891951B
Authority
CN
China
Prior art keywords
alloy
aluminum
lanthanum
cerium
vanadium
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202080039990.3A
Other languages
English (en)
Other versions
CN113891951A (zh
Inventor
R·M·F·奥古斯汀
E·梅诺
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Safran SA
Original Assignee
Safran SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Safran SA filed Critical Safran SA
Publication of CN113891951A publication Critical patent/CN113891951A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN113891951B publication Critical patent/CN113891951B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
    • B22F10/20—Direct sintering or melting
    • B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/009—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of turbine components other than turbine blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F5/00—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product
    • B22F5/04—Manufacture of workpieces or articles from metallic powder characterised by the special shape of the product of turbine blades
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C1/00—Making non-ferrous alloys
    • C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
    • C22C1/0408—Light metal alloys
    • C22C1/0416—Aluminium-based alloys
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
    • C22C—ALLOYS
    • C22C21/00—Alloys based on aluminium
    • C22C21/003—Alloys based on aluminium containing at least 2.6% of one or more of the elements: tin, lead, antimony, bismuth, cadmium, and titanium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/05—Light metals
    • B22F2301/052—Aluminium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/20—Refractory metals
    • B22F2301/205—Titanium, zirconium or hafnium
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
    • B22F2301/35—Iron
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2998/00—Supplementary information concerning processes or compositions relating to powder metallurgy
    • B22F2998/10—Processes characterised by the sequence of their steps
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22—CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
    • B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
    • B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Powder Metallurgy (AREA)
  • Manufacture And Refinement Of Metals (AREA)
  • Structures Of Non-Positive Displacement Pumps (AREA)
  • Moulds For Moulding Plastics Or The Like (AREA)

Abstract

本发明涉及铝合金，按质量百分比，其含有：‑3‑6％钛；‑1.5‑3％锰；‑1‑2％铁；‑1‑2％铬；‑0.5‑1.5％钒；‑0.5‑1.5％镍；‑0.2‑1％锆；‑0‑0.5％铈；‑0‑0.5％镧，其余部分由铝和不可避免的杂质组成。

Description

在高温下老化时具有改进的机械强度并适应快速固化的铝基 合金
技术领域
本发明涉及用于涡轮机械的轻合金、特别是铝合金的一般领域。
背景技术
涡轮机械的铝基轻合金设备(尤其是飞机涡轮机械)在机械疲劳应力下承受越来越高的温度(通常为200℃至300℃)。
例如，这通常是油底壳(因为最新一代涡轮机械中的油温容易升高)或出口导向叶片(OGV)的情况。
对涡轮机械设备的寿命要求越来越高，特别是对于寿命必须超过90000飞行小时的飞机涡轮机械。
然而，目前使用的铝合金在200℃至300℃的温度下老化后不能提供高机械性能。
实际上，在这样的温度下，已知的合金在运行10000小时后其机械性能通常会显著降低。
铝合金机械性能的降低导致部件尺寸超标(oversizing)，影响设备使用寿命的限制。
当前合金机械性能的降低与合金微观结构的不稳定性有关。
合金微观结构的这种不稳定性具体由在制造材料进行的热处理结束时所获得的沉淀物尺寸增大而反映出来。
事实上，在常规铝合金中，沉淀物或相是在合金溶解、淬火和回火后出现的。
这些沉淀物使合金基质随着进行热处理的时间和温度的变化而硬化，时间和温度直接影响这些沉淀物的尺寸。
已知合金的沉淀物在200℃至300℃温度的老化期间生长过快，导致这些合金的机械性能降低。
发明内容
因此，本发明的主要目的是通过提供一种铝合金来克服这些缺点，所述铝合金按质量百分比包含：
–3-6％钛；
–1.5-3％锰；
–1-2％铁；
–1-2％铬；
–0.5-1.5％钒；
–0.5-1.5％镍；
–0.2-1％锆；
–0-0.5％铈；
–0-0.5％镧，
其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
铝合金定义为以铝的重量为主的合金。
不可避免的杂质定义为那些并非故意添加到组合物中并与其它元素一起引入的元素。在不可避免的杂质中，特别提及的可以由硅(Si)和碳(C)形成。
根据本发明的合金在200℃至300℃温度下的疲劳强度得以改进。
具体来说，由于晶界阻塞机理，根据本发明的合金的晶粒尺寸更稳定。
这种晶界阻塞机理具体通过准晶(QC)相获得的。
根据本发明的合金适用于采用极高固化速率的制造方法。具体来说，该合金允许在快速固化期间产生准晶(QC)相，并使元素进入基质的固溶体中，由此强化合金。
该轻质铝合金用于制造涡轮机械设备，例如，油底壳或低压出口导向叶片(OGV)。
该轻质铝合金还可用于制造除涡轮机械部件之外的飞机结构部件，例如用于制造起落架部件。
按质量百分比，合金可以包含4-6％钛。
按质量百分比，合金可以包含2.1-2.6％锰。
按质量百分比，合金可以包含1.3-1.7％铬。
按质量百分比，合金可以包含1.2-1.6％铁。
按质量百分比，合金可以包含0.75-1.15％钒。
按质量百分比，合金可以包含0.8-1.1％镍。
按质量百分比，合金可以包含0.45-0.75％锆。
按质量百分比，合金可以包含0.05-0.35％铈。
按质量百分比，合金可以包含0-0.2％镧。
按质量百分比，合金可以包含：5.00％钛、2.34％锰、1.40％铁、1.50％铬、0.95％钒、0.95％镍、0.60％锆、0.20％铈、0.10％镧，其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
根据其它方面，本发明涉及由如前述特征中任一项所述铝合金制备的涡轮机械部件，所述部件优选是涡轮机械的结构部件。结构部件在本文中定义为支撑机械负载的部件。机械负载可以是静态负载，例如涡轮机械的那些机械连接部件的情况，例如出口导向叶片(OGV)的间隔件。所述负载也可以是动态力，例如对于必须支持离心力的涡轮机械旋转元件而言可能是这种情况。所述部件也可以是非结构部件。
根据另一方面，本发明涉及一种用于制造由如前述特征中任一项所述的铝合金制成的涡轮机械部件的方法，所述方法包括如下步骤：使得合金固化，其中合金以大于或等于105℃/秒的冷却速率由液态转变为固态。
根据其它特征，所述部件通过激光熔融合金粉末由增材制造来制备。
根据其它特征，所述方法包括以下步骤：
–由固化步骤后获得合金制造粉末；
–对由此产生的粉末进行烧结，以获得部件。
附图的简要说明
参考所述附图，本发明的其它特征和优点将显现于下文所提供的说明，所述附图显示了非限制性的示例性实施方式。
[图1]图1示意性显示了根据本发明的用于制造涡轮机械部件的方法的步骤。
[图2]图2示意性显示了制造方法的替代方案的步骤，其中，部件通过烧结获得。
[图3]图3示意性显示了制造方法的替代方案的步骤，其中，部件通过用激光使合金粉末熔化由增材制造获得。
具体实施方式
根据本发明的合金包含铝和钛的基底，其中组合了六种过渡金属，即铁、铬、钒、镍、锆和锰。
此外，所述合金可以包含稀土元素，例如，铈和/或镧。
该合金包含3–6％钛、1.5–3％锰、1–2％铁、1–2％铬、0.5–1.5％钒、0.5–1.5％镍、0.2–1％锆、0–0.5％铈、0–0.5％镧，其余部分由铝和不可避免的杂质(例如硅)组成。
这样的合金组合物确保了200℃至300℃下的抗老化性更好。
此外，该合金组合物适用于采用非常快速的固化来制造。非常快速的固化在本文中定义为合金以大于或等于105℃/秒的冷却速率由液态转变为固态。
该合金的组成确实适合在合金固化期间以大于或等于105℃/秒的冷却速率产生纳米级准晶(QC)相。这些纳米级准晶(QC)相仅在以大于或等于105℃/秒的冷却速率在固化期间产生。准晶(QC)相的形成速率与固化速率直接相关，QC相通过过冷效应由液态快速淬火得以保存。
此外，合金的组成适合用于在钛、镍和钒等元素的基质中提供固溶体，从而强化合金。
合金在20℃时的极限抗拉强度(UTS)大于或等于600MPa，并且250℃的机械性能下降小于常规铝合金。
合金机械性能的稳定性是通过晶界阻塞机制稳定晶粒尺寸，并通过形成更细、对温度更稳定的弥散体(dispersoid)沉淀物来实现。固化期间产生的准晶(QC)相提供了两种功能，即，在基质中的晶界阻塞和沉淀物形成。
按原子百分比，1至1.7的Mn(％)/Fe(％)比率促进QC相的产生。当比率接近1时，形成共晶二十面体相，而当比率接近1.7时，形成I相(I–Phase)或D相(D–Phase)。
此外，铬使QC相稳定。其还使Al3Ti相稳定，由此改进温度老化性能。
此外，钒和锆的组合使存在于合金中的二十面体相稳定，由此改进了了温度老化性能。
此外，铈和镧允许合金熔化期间出现的相的改性和细化，促进快速固化期间的精细且分散的沉淀。镧允许对Al(Fe,Ni)金属间相进行改性，以使结构细化，并在固化期间实现沉淀物的最佳分散。铈促进QC相形成。镧和铈可以通过添加混合稀土的方式添加到合金中，也可以单独添加。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4–6％钛、1.5–3％锰、1–2％铁、1–2％铬、0.5–1.5％钒、0.5–1.5％镍、0.2–1％锆、0–0.5％铈、0–0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含3–6％钛、2.1-2.6％锰、1–2％铁、1–2％铬、0.5–1.5％钒、0.5–1.5％镍、0.2–1％锆、0–0.5％铈、0–0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4–6％钛、2.1-2.6％锰、1–2％铁、1–2％铬、0.5–1.5％钒、0.5–1.5％镍、0.2–1％锆、0–0.5％铈、0–0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含3-6％钛、1.5-3％锰、1-2％铁、1.3-1.7％铬、0.5-1.5％钒、0.5–1.5％镍、0.2-1％锆、0-0.5％铈、0-0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、1.5-3％锰、1-2％铁、1.3-1.7％铬、0.5-1.5％钒、0.5–1.5％镍、0.2-1％锆、0-0.5％铈、0-0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4–6％钛、2.1-2.6％锰、1–2％铁、1.3-1.7％铬、0.5–1.5％钒、0.5–1.5％镍、0.2–1％锆、0–0.5％铈、0–0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含3-6％钛、1.5-3％锰、1.2-1.6％铁、1-2％铬、0.5-1.5％钒、0.5–1.5％镍、0.2-1％锆、0-0.5％铈、0-0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、1.5-3％锰、1.2-1.6％铁、1-2％铬、0.5-1.5％钒、0.5–1.5％镍、0.2-1％锆、0-0.5％铈、0-0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4–6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1-2％铬、0.5–1.5％钒、0.5–1.5％镍、0.2–1％锆、0–0.5％铈、0–0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1.3-1.7％铬、0.5-1.5％钒、0.5–1.5％镍、0.2-1％锆、0-0.5％铈、0-0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含3–6％钛、1.5-3％锰、1–2％铁、1-2％铬、0.75-1.15％钒、0.5–1.5％镍、0.2–1％锆、0–0.5％铈、0–0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4–6％钛、1.5-3％锰、1–2％铁、1-2％铬、0.75-1.15％钒、0.5–1.5％镍、0.2–1％锆、0–0.5％铈、0–0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4–6％钛、2.1-2.6％锰、1–2％铁、1-2％铬、0.75-1.15％钒、0.5–1.5％镍、0.2–1％锆、0–0.5％铈、0–0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4–6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1-2％铬、0.75-1.15％钒、0.5–1.5％镍、0.2–1％锆、0–0.5％铈、0–0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1.3-1.7％铬、0.75-1.15％钒、0.5–1.5％镍、0.2-1％锆、0-0.5％铈、0-0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含3–6％钛、1.5-3％锰、1–2％铁、1-2％铬、0.5-1.5％钒、0.8–1.1％镍、0.2–1％锆、0–0.5％铈、0–0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4–6％钛、1.5-3％锰、1-2％铁、1-2％铬、0.5-1.5％钒、0.8–1.1％镍、0.2–1％锆、0–0.5％铈、0–0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4–6％钛、2.1-2.6％锰、1–2％铁、1-2％铬、0.5-1.5％钒、0.8–1.1％镍、0.2–1％锆、0–0.5％铈、0–0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4–6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1-2％铬、0.5-1.5％钒、0.8–1.1％镍、0.2–1％锆、0–0.5％铈、0–0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1.3-1.7％铬、0.5-1.5％钒、0.8–1.1％镍、0.2-1％锆、0-0.5％铈、0-0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1.3-1.7％铬、0.75-1.15％钒、0.8–1.1％镍、0.2-1％锆、0-0.5％铈、0-0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含3-6％钛、1.5-3％锰、1-2％铁、1-2％铬、0.5-1.5％钒、0.5–1.5％镍、0.45-0.75％锆、0-0.5％铈、0-0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4–6％钛、1.5-3％锰、1-2％铁、1-2％铬、0.5-1.5％钒、0.5-1.5％镍、0.45-0.75％锆、0–0.5％铈、0–0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4–6％钛、2.1-2.6％锰、1-2％铁、1-2％铬、0.5-1.5％钒、0.5-1.5％镍、0.45-0.75％锆、0–0.5％铈、0–0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4–6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1-2％铬、0.5-1.5％钒、0.5-1.5％镍、0.45-0.75％锆、0–0.5％铈、0–0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1.3-1.7％铬、0.5-1.5％钒、0.5–1.5％镍、0.45-1％锆、0-0.5％铈、0-0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1.3-1.7％铬、0.75-1.15％钒、0.5–1.5％镍、0.45-0.75％锆、0-0.5％铈、0-0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1.3-1.7％铬、0.75-1.15％钒、0.8–1.1％镍、0.45-0.75％锆、0-0.5％铈、0-0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含3-6％钛、1.5-3％锰、1-2％铁、1-2％铬、0.5-1.5％钒、0.5–1.5％镍、0.2-1％锆、0.05-0.35％铈、0-0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、1.5-3％锰、1-2％铁、1-2％铬、0.5-1.5％钒、0.5–1.5％镍、0.2-1％锆、0.05-0.35％铈、0-0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4–6％钛、2.1-2.6％锰、1-2％铁、1-2％铬、0.5-1.5％钒、0.5-1.5％镍、0.2-1％锆、0.05-0.35％铈、0–0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4–6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1-2％铬、0.5-1.5％钒、0.5-1.5％镍、0.2-1％锆、0.05-0.35％铈、0–0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1.3-1.7％铬、0.5-1.5％钒、0.5–1.5％镍、0.2-1％锆、0.05-0.35％铈、0-0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1.3-1.7％铬、0.75-1.15％钒、0.5–1.5％镍、0.2-1％锆、0.05-0.35％铈、0-0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1.3-1.7％铬、0.75-1.15％钒、0.8–1.1％镍、0.2-1％锆、0.05-0.35％铈、0-0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1.3-1.7％铬、0.75-1.15％钒、0.8–1.1％镍、0.45-0.75％锆、0.05-0.35％铈、0-0.5％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含3–6％钛、1.5-3％锰、1-2％铁、1-2％铬、0.5-1.5％钒、0.5-1.5％镍、0.2-1％锆、0-0.5％铈、0–0.2％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4–6％钛、1.5-3％锰、1-2％铁、1-2％铬、0.5-1.5％钒、0.5-1.5％镍、0.2-1％锆、0–0.5％铈、0-0.2％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4–6％钛、2.1-2.6％锰、1-2％铁、1-2％铬、0.5-1.5％钒、0.5-1.5％镍、0.2-1％锆、0–0.5％铈、0-0.2％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4–6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1-2％铬、0.5-1.5％钒、0.5-1.5％镍、0.2-1％锆、0–0.5％铈、0-0.2％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1.3-1.7％铬、0.5-1.5％钒、0.5–1.5％镍、0.2-1％锆、0-0.5％铈、0-0.2％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1.3-1.7％铬、0.75-1.15％钒、0.5–1.5％镍、0.2-1％锆、0-0.5％铈、0-0.2％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1.3-1.7％铬、0.75-1.15％钒、0.8–1.1％镍、0.2-1％锆、0-0.5％铈、0-0.2％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1.3-1.7％铬、0.75-1.15％钒、0.8–1.1％镍、0.45-0.75％锆、0-0.5％铈、0-0.2％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
有利的是，按质量百分比，该合金可以包含4-6％钛、2.1-2.6％锰、1.2-1.6％铁、1.3-1.7％铬、0.75-1.15％钒、0.8–1.1％镍、0.45-0.75％锆、0.05-0.35％铈、0-0.2％镧,并且其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
根据一个有利的替代方案，按质量百分比，合金包含：5.00％钛、2.34％锰、1.40％铁、1.50％铬、0.95％钒、0.95％镍、0.60％锆、0.20％铈、0.10％镧，其余部分由铝和不可避免的杂质组成。
因此，如图1所示，制造合金部件的方法包括以下步骤：
–使合金成分混合，并获得液体形式的合金。在该步骤中，合金的各种成分(铝、钛、锰、铁、铬、钒、镍、锆、铈和镧)在液相中混合。该混合物使得能够获得合金，所述合金仍处于液相中。
–通过以大于或等于105℃/秒的冷却速率进行冷却来使合金固化。事实上，大于105℃/秒的冷却速率使其能够获得所需沉淀物，即当暴露于200℃至300℃的温度时，具有小尺寸和随时间稳定的沉淀物。合金固化的冷却可以例如通过熔体纺丝、通过在中性气体下以冷却的细小液滴形式雾化、或通过允许获得该冷却速度的任何其他方法来进行。一旦固化，合金可以进行研磨以形成具有所需直径的晶粒。
在固化步骤之后，该合金在暴露于温度时具有抗机械应力的性质，因此一旦合金固化，无需进行热处理。然而，可以进行热处理，尤其是在合金部件的成型期间。
一旦固化，合金可以多种方式成型。
例如，如图2所示，制造方法包括以下步骤：
–由固化步骤期间所获得合金制造粉末；
–对粉末进行烧结，并获得部件。为此，将粉末放入模具中以使其具有待制造部件的形状并压实。压实可在热或冷、真空或受控气氛下进行。最后，如果压实是冷的气氛下进行的，对模具中的粉末进行加热，以使合金粉末扩散并为部件提供凝聚力。烧结也可以是火花等离子体烧结(SPS)。
然而，可有其它制造方法。例如，部件可以通过锻造、冷轧或热轧、通过挤出或超塑性成形(SPF)形成。
此外，根据本发明的合金部件可以通过增材制造或三维(3D)打印制造，其中，合金粉末被激光熔化。事实上，申请人已经发现，由激光熔化合金液滴的固化赋予合金其温度老化性能。
图3显示了替代方案，其中，部件通过增材制造来制造，其中，合金粉末通过激光束熔化(LBM)来熔化。用于增材制造的合金粉末可以例如通过雾化生产。
由于用激光使少量合金熔化，在其上制造部件的基材以及部件的已制造部分允许非常快速的热吸收。用激光熔化的合金液滴以大于或等于105℃/秒的冷却速率进行固化。
因此，当部件通过增材制造进行制造时，所使用的合金粉末无需已经以大于或等于105℃/秒的冷却速度被固化，这简化了用于增材制造的粉末的制造。因此，使用这种合金的增材制造带来了双重优势，一方面可以制造形状非常复杂的部件，另一方面，由于固化步骤是通过用激光制造部件来进行的，制造过程被简化。

Claims (15)

1.一种铝合金，按质量百分比，其由如下组成：
–3-6％钛；
–1.5-3％锰；
–1-2％铁；
–1-2％铬；
–0.5-1.5％钒；
–0.5-1.5％镍；
–0.2-1％锆；
–0-0.5％铈；
–0-0.5％镧，
余量为铝和不可避免的杂质。
2.如权利要求1所述的合金，其中，按质量百分比，所述合金含有4-6％钛。
3.如权利要求1所述的合金，其中，按质量百分比，所述合金含有2.1-2.6％锰。
4.如权利要求1所述的合金，其中，按质量百分比，所述合金含有1.3-1.7％铬。
5.如权利要求1所述的合金，其中，按质量百分比，所述合金含有1.2-1.6％铁。
6.如权利要求1所述的合金，其中，按质量百分比，所述合金含有0.75-1.15％钒。
7.如权利要求1所述的合金，其中，按质量百分比，所述合金含有0.8-1.1％镍。
8.如权利要求1所述的合金，其中，按质量百分比，所述合金含有0.45-0.75％锆。
9.如权利要求1所述的合金，其中，按质量百分比，所述合金含有0.05-0.35％铈。
10.如权利要求1所述的合金，其中，按质量百分比，所述合金含有0-0.2％镧。
11.如权利要求1至10中任一项所述的合金，其中，按质量百分比，所述合金由如下组成：
–5.00％钛；
–2.34％锰；
–1.40％铁；
–1.50％铬；
–0.95％钒；
–0.95％镍；
–0.60％锆；
–0.20％铈；
–0.10％镧，
余量为铝和不可避免的杂质。
12.一种涡轮机械部件，其由如权利要求1至11中任一项所述的铝合金制成。
13.一种用于制造由如权利要求1至11中任一项所述的铝合金制成的涡轮机械部件的方法，所述方法包括如下步骤：使得合金固化，其中所述合金以大于或等于105℃/秒的冷却速率由液态转变为固态。
14.如权利要求13所述的方法，其中，所述部件通过激光熔融合金粉末由增材制造来制备。
15.如权利要求13所述的方法，所述方法包括以下步骤：
–由固化步骤中所获得合金制造粉末；
–对由此产生的粉末进行烧结，以获得部件。
CN202080039990.3A 2019-05-28 2020-04-23 在高温下老化时具有改进的机械强度并适应快速固化的铝基合金 Active CN113891951B (zh)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FRFR1905643 2019-05-28
FR1905643A FR3096689B1 (fr) 2019-05-28 2019-05-28 Alliage à base d’aluminium à tenue mécanique améliorée en vieillissement à températures élevées et adapté à la solidification rapide
PCT/FR2020/050697 WO2020240105A1 (fr) 2019-05-28 2020-04-23 Alliage a base d'aluminium à tenue mécanique améliorée en vieillissement a températures élevées et adapte a la solidification rapide

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN113891951A CN113891951A (zh) 2022-01-04
CN113891951B true CN113891951B (zh) 2023-05-30

Family

ID=68210924

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202080039990.3A Active CN113891951B (zh) 2019-05-28 2020-04-23 在高温下老化时具有改进的机械强度并适应快速固化的铝基合金

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20220243307A1 (zh)
EP (1) EP3976844B1 (zh)
CN (1) CN113891951B (zh)
FR (1) FR3096689B1 (zh)
WO (1) WO2020240105A1 (zh)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IT202000030140A1 (it) * 2020-12-09 2022-06-09 Beamit S P A A al-ti-cu-mg-b-ni-fe-si alloy for additive manufacturing
CN115740485B (zh) * 2022-12-26 2023-06-23 宁波众远新材料科技有限公司 用于手板增材制造的3d打印铝合金粉体及其制备方法
CN116676512A (zh) * 2023-06-02 2023-09-01 佛山市营鑫新材料有限公司 一种灶头用高耐温Al-Mn-Fe-Ce压铸铝合金及其制备方法和用途

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0606572A1 (en) * 1992-12-17 1994-07-20 Ykk Corporation High strength, heat resistant aluminum-based alloy, compacted and consolidated material thereof and production process thereof
EP0821072A1 (en) * 1996-07-23 1998-01-28 Akihisa Inoue Highly wear-resistant aluminium-based composite alloy and wear-resistant parts
EP0866143A1 (en) * 1996-09-09 1998-09-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd High-strength, high-toughness aluminum alloy and process for preparing the same
CN108531781A (zh) * 2018-04-10 2018-09-14 安徽科蓝特铝业有限公司 一种耐腐蚀户外休闲家具用铝型材
WO2020096662A1 (en) * 2018-11-09 2020-05-14 Arconic Inc. Systems and methods for finishing additively manufactured parts

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180318922A1 (en) * 2015-11-06 2018-11-08 Innomaq 21, S.L. Method for the economic manufacturing of metallic parts
US10232442B2 (en) * 2016-07-15 2019-03-19 Caterpillar Inc. Method of making machine component with aluminum alloy under temperature-limited forming conditions

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0606572A1 (en) * 1992-12-17 1994-07-20 Ykk Corporation High strength, heat resistant aluminum-based alloy, compacted and consolidated material thereof and production process thereof
EP0821072A1 (en) * 1996-07-23 1998-01-28 Akihisa Inoue Highly wear-resistant aluminium-based composite alloy and wear-resistant parts
EP0866143A1 (en) * 1996-09-09 1998-09-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd High-strength, high-toughness aluminum alloy and process for preparing the same
CN108531781A (zh) * 2018-04-10 2018-09-14 安徽科蓝特铝业有限公司 一种耐腐蚀户外休闲家具用铝型材
WO2020096662A1 (en) * 2018-11-09 2020-05-14 Arconic Inc. Systems and methods for finishing additively manufactured parts

Also Published As

Publication number Publication date
US20220243307A1 (en) 2022-08-04
FR3096689A1 (fr) 2020-12-04
EP3976844A1 (fr) 2022-04-06
EP3976844B1 (fr) 2023-07-12
FR3096689B1 (fr) 2021-06-11
CN113891951A (zh) 2022-01-04
WO2020240105A1 (fr) 2020-12-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN113891951B (zh) 在高温下老化时具有改进的机械强度并适应快速固化的铝基合金
US11773468B2 (en) Al—Mg—Si alloys for applications such as additive manufacturing
EP3558570A1 (en) Aluminum alloy products having fine eutectic-type structures, and methods for making the same
KR20170084142A (ko) 철, 규소, 바나듐 및 구리를 갖는 알루미늄 합금
US20170292174A1 (en) Aluminum alloys having iron, silicon, vanadium and copper, and with a high volume of ceramic phase therein
CN112368407A (zh) 制造铝合金零件的方法
CN110621796A (zh) 制造铝合金零件的方法
US11692240B2 (en) Process for manufacturing an aluminum alloy part
CN113412172B (zh) 制造铝合金零件的方法
CN109844150A (zh) 来自高强度耐腐蚀铝合金的带材和粉末
US20210230721A1 (en) Process for manufacturing an aluminum alloy part
US20210269896A1 (en) Process for manufacturing an aluminum alloy part
JP2007092117A (ja) 高強度・低比重アルミニウム合金
KR20210023882A (ko) 알루미늄 합금 부품 제조 방법
JP4704720B2 (ja) 高温疲労特性に優れた耐熱性Ａｌ基合金
KR102490974B1 (ko) Co기 합금 구조체 및 그 제조 방법
CN112391585B (zh) 具有至少两相的铝铁合金
JPH06228697A (ja) 高温特性のすぐれた急冷凝固Ａｌ合金
US20220186346A1 (en) Cr-rich al alloy with high compressive and shear strength
CN116411206A (zh) 一种铝合金电枢材料及其制备方法和应用
WO2022216380A2 (en) Al-ni-fe-zr based alloys for high temperature applications
CN114574731A (zh) 用于增材制造轻质构件的铝合金和方法
JP2006104563A (ja) 耐磨耗性と加工性とに優れた耐熱性Ａｌ基合金
JPH10265918A (ja) アルミニウム合金
JP2000328164A (ja) 強度及び靱性に優れた耐熱アルミニウム合金並びにその製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant