DE22733191T1 - Verfahren zur herstellung eines aluminiumlegierungsteils unter implementierung einer technik zur generativen fertigung mit vorwärmung - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines aluminiumlegierungsteils unter implementierung einer technik zur generativen fertigung mit vorwärmung Download PDF

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Abstract

Verfahren zum Herstellen eines Werkstücks (20), das eine Bildung von aufeinanderfolgenden metallischen Schichten (201...20n) beinhaltet, die miteinander überlagert sind, wobei jede Schicht ein Motiv beschreibt, das aus einem digitalen Modell definiert ist, wobei jede Schicht durch ein Aussetzen eines Pulvers (15) einer Aluminiumlegierung einem Lichtstrahl (12) oder einem Strahl geladener Teilchen gebildet wird, um ein Schmelzen des Pulvers, gefolgt von einer Verfestigung herbeizuführen, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass:- im Laufe des Herstellens des Werkstücks, das Pulver aus einer Aluminiumlegierung vor dem Bilden einer jeden Schicht auf einer Temperatur (T) größer oder gleich 25°C und kleiner als 160°C, oder von 300 bis 500°C gehalten wird;- das Verfahren ein Anwenden auf das Werkstück (20) einer Wärmebehandlung nach erfolgter Herstellung bei einer Temperatur (T') von 300°C bis 400°C beinhaltet;- die Wärmebehandlung nach erfolgter Herstellung durchgeführt wird, indem das Werkstück einem Temperaturanstieg (ΔT') von mehr als 5°C pro Minute ausgesetzt wird;- das Verfahren keine Lösungsglühbehandlung, gefolgt von einer Abschreckung beinhaltet.

Claims (11)

  1. Verfahren zum Herstellen eines Werkstücks (20), das eine Bildung von aufeinanderfolgenden metallischen Schichten (201...20n) beinhaltet, die miteinander überlagert sind, wobei jede Schicht ein Motiv beschreibt, das aus einem digitalen Modell definiert ist, wobei jede Schicht durch ein Aussetzen eines Pulvers (15) einer Aluminiumlegierung einem Lichtstrahl (12) oder einem Strahl geladener Teilchen gebildet wird, um ein Schmelzen des Pulvers, gefolgt von einer Verfestigung herbeizuführen, wobei das Verfahren dadurch gekennzeichnet ist, dass: - im Laufe des Herstellens des Werkstücks, das Pulver aus einer Aluminiumlegierung vor dem Bilden einer jeden Schicht auf einer Temperatur (T) größer oder gleich 25°C und kleiner als 160°C, oder von 300 bis 500°C gehalten wird; - das Verfahren ein Anwenden auf das Werkstück (20) einer Wärmebehandlung nach erfolgter Herstellung bei einer Temperatur (T') von 300°C bis 400°C beinhaltet; - die Wärmebehandlung nach erfolgter Herstellung durchgeführt wird, indem das Werkstück einem Temperaturanstieg (ΔT') von mehr als 5°C pro Minute ausgesetzt wird; - das Verfahren keine Lösungsglühbehandlung, gefolgt von einer Abschreckung beinhaltet.
  2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei das Pulver auf einer Temperatur (T) von 25 bis 150°C gehalten wird.
  3. Verfahren nach Anspruch 2, wobei das Pulver auf einer Temperatur (T) von 80°C bis 130°C gehalten wird.
  4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei der Temperaturanstieg (ΔT') bei der Wärmebehandlung nach erfolgter Herstellung größer als 10°C pro Minute oder größer als 20°C pro Minute oder größer als 40°C pro Minute ist.
  5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Temperaturanstieg (ΔT') bei der Wärmebehandlung nach erfolgter Herstellung augenblicklich erfolgt.
  6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Aluminiumlegierung mindestens die folgenden Legierungselemente beinhaltet: - mindestens ein Element, ausgewählt aus Zr, Sc, Hf, Ti, V, Er, Tm, Yb und/oder Lu, gemäß einem Massenanteil größer oder gleich 0,30%, vorzugsweise 0,30-2,50%, bevorzugt 0,40-2,00%, bevorzugter 0,40-1,80%, noch bevorzugter 0,50-1,60%, ganz besonders bevorzugt 0,60-1,50%, noch bevorzugter 0,70-1,40%, noch bevorzugter 0,80-1,20% insgesamt; - optional Mg, gemäß einem Massenanteil kleiner als 0,30%, bevorzugt kleiner als 0,10%, bevorzugter kleiner als 0,05%; - optional Zn, gemäß einem Massenanteil kleiner als 0,30%, bevorzugt kleiner als 0,10%, bevorzugter kleiner als 0,05%; - optional mindestens ein Element, ausgewählt aus: Ni, Mn, Cr und/oder Cu, gemäß einem Massenanteil jeweils von 0,50 bis 7,00%, vorzugsweise von 1,00 bis 6,00%; vorzugsweise gemäß einem Massenanteil kleiner als 25,00%, bevorzugt kleiner als 20,00%, bevorzugter kleiner als 15,00% insgesamt; - optional mindestens ein Element, ausgewählt aus: W, Nb, Ta, Y, Nd, Ce, Co, Mo und/oder Mischmetall, gemäß einem Massenanteil von jeweils kleiner oder gleich 5,00%, vorzugsweise jeweils kleiner oder gleich 3%, und kleiner oder gleich 15,00%, vorzugsweise kleiner oder gleich 12%, bevorzugter kleiner oder gleich 5% insgesamt; - optional mindestens ein Element, ausgewählt aus: Si, La, Sr, Ba, Sb, Bi, Ca, P, B, In und/oder Sn, gemäß einem Massenanteil jeweils kleiner oder gleich 1,00%, vorzugsweise kleiner oder gleich 0,5%, bevorzugt kleiner oder gleich 0,3%, bevorzugter kleiner oder gleich 0,1%, noch bevorzugter kleiner oder gleich 700 ppm, und kleiner oder gleich 2,00%, vorzugsweise kleiner oder gleich 1% insgesamt; - optional Fe, gemäß einem Massenanteil von 0,50 bis 7,00%, vorzugsweise von 1,00 bis 6,00% gemäß einer ersten Variante, oder gemäß einem Massenanteil kleiner oder gleich 1,00%, vorzugsweise kleiner oder gleich 0,5%, bevorzugt kleiner oder gleich 0,3%, bevorzugter kleiner oder gleich 0,1%, noch bevorzugter kleiner oder gleich 700 ppm gemäß einer zweiten Variante; - optional mindestens ein Element, ausgewählt aus: Ag gemäß einem Massenanteil von 0,06 bis 1,00% und/oder Li gemäß einem Massenanteil von 0,06 à 1,00%; - optional Verunreinigungen gemäß einem Massenanteil jeweils kleiner als 0,05% (oder 500 ppm) und kleiner als 0,15% insgesamt; - wobei der Rest Aluminium ist.
  7. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Aluminiumlegierung mindestens die folgenden Legierungselemente beinhaltet: - Zr und mindestens ein Element, ausgewählt aus: Ti, V, Sc, Hf, Er, Tm, Yb und Lu, gemäß einem Massenanteil größer oder gleich 0,30%, vorzugsweise 0,30-2,5%, bevorzugt 0,40-2,0%, bevorzugter 0,40-1,80%, noch bevorzugter 0,50-1,60%, noch bevorzugter 0,60-1,50%, noch bevorzugter 0,70-1,40%, noch bevorzugter 0,80-1,20% insgesamt, wobei zu berücksichtigen ist, dass Zr 10 bis weniger als 100% der zuvor angeführten Anteilsreichweiten darstellt; - optional Mg, gemäß einem Massenanteil kleiner als 0,30%, bevorzugt kleiner als 0,10%, bevorzugter kleiner als 0,05%; - optional Zn, gemäß einem Massenanteil kleiner als 0,30%, bevorzugt kleiner als 0,10%, bevorzugter kleiner als 0,05%; - optional mindestens ein Element ausgewählt aus: Ni, Mn, Cr und/oder Cu, gemäß einem Massenanteil jeweils von 0,50 bis 7,00%, vorzugsweise von 1,00 bis 6,00%; vorzugsweise, gemäß einem Massenanteil kleiner als 25,00%, bevorzugt kleiner als 20,00%, bevorzugt kleiner als 15,00% insgesamt; - optional mindestens ein Element ausgewählt aus: W, Nb, Ta, Y, Nd, Ce, Co, Mo und/oder Mischmetall, gemäß einem Massenanteil jeweils kleiner oder gleich 5,00%, vorzugsweise jeweils kleiner oder gleich 3%, und kleiner oder gleich 15,00%, vorzugsweise kleiner oder gleich 12%, bevorzugter kleiner oder gleich 5% insgesamt; - optional mindestens ein Element ausgewählt aus: Si, La, Sr, Ba, Sb, Bi, Ca, P, B, In und/oder Sn, gemäß einem Massenanteil jeweils kleiner oder gleich 1,00%, vorzugsweise kleiner oder gleich 0,5%, bevorzugt kleiner oder gleich 0,3%, bevorzugter kleiner oder gleich 0,1%, noch bevorzugter jeweils kleiner oder gleich 700 ppm, und kleiner oder gleich 2,00%, vorzugsweise kleiner oder gleich 1% insgesamt; - optional Fe, gemäß einem Massenanteil von 0,50 bis 7,00%, vorzugsweise von 1,00 bis 6,00% gemäß einer ersten Variante, oder gemäß einem Massenanteil kleiner oder gleich 1,00%, vorzugsweise kleiner oder gleich 0,5%, bevorzugt kleiner oder gleich 0,3%, bevorzugter kleiner oder gleich 0,1%, noch bevorzugter kleiner oder gleich 700 ppm gemäß einer zweiten Variante; - optional mindestens ein Element, ausgewählt aus: Ag gemäß einem Massenanteil von 0,06 bis 1,00% und/oder Li gemäß einem Massenanteil von 0,06 bis 1,00%; - optional Verunreinigungen gemäß einem Massenanteil jeweils kleiner als 0,05% (oder 500 ppm) und kleiner als 0,15% insgesamt; - wobei der Rest Aluminium ist.
  8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die Aluminiumlegierung mindestens die folgenden Legierungselemente beinhaltet: - Zr, gemäß einem Massenanteil größer oder gleich 0,30%, vorzugsweise 0,30-2,50%, bevorzugt 0,40-2,00%, bevorzugter 0,40-1,80%, noch bevorzugter 0,50-1,60%, noch bevorzugter 0,60-1,50%, noch bevorzugter 0,70-1,40%, noch bevorzugter 0,80-1,20%; - Sc, gemäß einem Massenanteil kleiner als 0,30%, vorzugsweise kleiner als 0,20%, bevorzugt kleiner als 0,10%, bevorzugter kleiner als 0,05%; - optional Mg, gemäß einem Massenanteil kleiner als 0,30%, bevorzugt kleiner als 0,10%, bevorzugter kleiner als 0,05%; - optional Zn, gemäß einem Massenanteil kleiner als 0,30%, bevorzugt kleiner als 0,10%, bevorzugter kleiner als 0,05%; - optional mindestens ein Element, ausgewählt aus: Ni, Mn, Cr und/oder Cu, gemäß einem Massenanteil jeweils von 0,50 bis 7,00%, vorzugsweise jeweils von 1,00 bis 6,00%; vorzugsweise, gemäß einem Massenanteil kleiner als 25,00%, bevorzugt kleiner als 20,00%, bevorzugter kleiner als 15,00% insgesamt; - optional mindestens ein Element, ausgewählt aus: Hf, Ti, Er, W, Nb, Ta, Y, Yb, Nd, Ce, Co, Mo, Lu, Tm, V und/oder Mischmetall, gemäß einem Massenanteil jeweils kleiner oder gleich 5,00%, vorzugsweise jeweils kleiner oder gleich 3%, und kleiner oder gleich 15,00%, vorzugsweise kleiner oder gleich 12%, bevorzugter kleiner oder gleich 5% insgesamt; - optional mindestens ein Element, ausgewählt aus: Si, La, Sr, Ba, Sb, Bi, Ca, P, B, In und/oder Sn, gemäß einem Massenanteil jeweils kleiner oder gleich 1,00%, vorzugsweise kleiner oder gleich 0,5%, bevorzugt kleiner oder gleich 0,3%, bevorzugter kleiner oder gleich 0,1%, noch bevorzugter jeweils kleiner oder gleich 700 ppm, und kleiner oder gleich 2,00%, vorzugsweise kleiner oder gleich 1% insgesamt; - optional Fe, gemäß einem Massenanteil von 0,50 bis 7,00%, vorzugsweise von 1,00 bis 6,00% gemäß einer ersten Variante, oder gemäß einem Massenanteil kleiner oder gleich 1,00%, vorzugsweise kleiner oder gleich 0,5%, bevorzugt kleiner oder gleich 0,3%, bevorzugter kleiner oder gleich 0,1%, noch bevorzugter kleiner oder gleich 700 ppm gemäß einer zweiten Variante; - optional mindestens ein Element, ausgewählt aus: Ag gemäß einem Massenanteil von 0,06 bis 1,00% und/oder Li gemäß einem Massenanteil von 0,06 bis 1,00%; - optional Verunreinigungen gemäß einem Massenanteil jeweils kleiner als 0,05% (oder 500 ppm) und kleiner als 0,15% insgesamt; - wobei der Rest Aluminium ist.
  9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Aluminiumlegierung mindestens 80% und vorzugsweise mindestens 85% Aluminium beinhaltet.
  10. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Dicke einer jeden Schicht zwischen 10 und 250 µm, vorzugsweise 30 und 250 µm, vorzugsweise 50 und 200 µm, vorzugsweise 60 und 180 µm, vorzugsweise 80 und 180 µm, vorzugsweise 90 und 170 µm, vorzugsweise 100 und 160 µm liegt.
  11. Werkstück aus Aluminiumlegierung, das aus einem Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche gebildet wird.
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