ES2935171T3

ES2935171T3 - Aleación de aluminio

Info

Publication number: ES2935171T3
Application number: ES18836367T
Authority: ES
Inventors: Henning Fehrmann
Original assignee: Fehrmann Alloys & Co KG GmbH
Current assignee: Fehrmann Alloys & Co KG GmbH
Priority date: 2017-12-28
Filing date: 2018-12-21
Publication date: 2023-03-02
Anticipated expiration: 2038-12-21
Also published as: CN111742072A; WO2019129723A1; EP3732310A1; EP3732310B1; HRP20221546T1; PL3732310T3; PT3732310T; CA3086933A1; CA3086933C; DK3732310T3; AU2018394139B2; US20200325559A1; AU2018394139A1; FI3732310T3; JP2021508782A; KR102534602B1; JP7196181B2; KR20200096657A; MX2020006809A

Abstract

La presente descripción se refiere a una aleación que contiene aluminio y magnesio, un método para la preparación de dicha aleación, un método para la preparación de un producto que comprende dicha aleación mediante fabricación aditiva y un producto que comprende dicha aleación preparado mediante fabricación aditiva. (Traducción automática con Google Translate, sin valor legal)

Description

DESCRIPCIÓN

Aleación de aluminio

Campo de la invención

La presente divulgación se refiere a una aleación que contiene aluminio y magnesio, a un método para la preparación de dicha aleación, a un método para la preparación de un producto que comprende dicha aleación, a un producto que comprende dicha aleación, y en particular al uso de dicha aleación en un procedimiento de fabricación aditiva.

Antecedentes

La fabricación aditiva, también denominada impresión en 3D, es una tecnología de gran crecimiento para la fabricación de estructuras metálicas. Sin embargo, el crecimiento se ralentiza por el número relativamente bajo de materiales diferentes que pueden usarse para tales procedimientos. Por tanto, el desarrollo de nuevos materiales para la fabricación aditiva es una base esencial para ampliar el campo. Las aleaciones de aluminio se usan ampliamente en las grandes industrias, tales como la construcción de vehículos, la construcción de embarcaciones, la industria de la construcción y la construcción de motores y de plantas. La fabricación aditiva permite un alto grado de libertad en la optimización de la topología de piezas de trabajo, y parece que el aluminio es el material ideal para la reducción de peso en componentes de peso optimizado. Las aleaciones de aluminio con una alta razón de estabilidad con respecto a densidad son materiales prometedores que pueden aumentar adicionalmente el uso de aleaciones de aluminio en la fabricación aditiva. Paredes más delgadas o incluso la sustitución de materiales que tienen un mayor peso específico reducen la cantidad de material usado, lo que no sólo reduce el peso en la propia pieza de trabajo, sino que también reduce el peso de todo el vehículo, el motor o la planta de muchas maneras. Sin embargo, una reducción en el peso siempre da como resultado una reducción de recursos y energía, tal como una reducción del consumo de combustible o un aumento de la autonomía en el vehículo.

El documento US 54323925 se refiere a un procedimiento para producir una lámina de aleación de Al-Mg con alto contenido en Mg para formación por prensado que tiene una alta resistencia a la tracción y formabilidad. La publicación científica de Boyko, V. titulada “Characterization of the structure and precipitation process in Al-Mg-Si and Al-Mg-Ge alloys”, 1 de enero de 2015, XP055574702 se refiere a la estructura, a la composición, a los precipitados y a la caracterización de aleaciones de colada de Al-Mg-Si y Al-Mg-Ge.

La publicación científica de Anilchandra, A.R.; et al. titulada “Evaluating the Tensile Properties of Aluminum Foundry Alloys through Reference Castings - A Review”, 30 de agosto de 2017 en Materials, vol. 10, n.° 9, artículo 1011, XP055574695 se refiere a la investigación y a la minimización de defectos perjudiciales e imperfecciones de aleaciones de colada.

Sumario

Sigue existiendo la necesidad de una aleación de aluminio que pueda usarse en la fabricación aditiva, que permita la preparación de productos de aluminio que tengan buenas propiedades mecánicas, en particular buena resistencia a la tracción, buena resistencia al estiramiento y buen alargamiento.

Ahora se ha descubierto que las aleaciones de aluminio de la presente divulgación tienen buenas propiedades mecánicas, en particular alta resistencia a la tracción, alta resistencia al estiramiento y alto alargamiento, al tiempo que permiten el uso de la aleación en la fabricación aditiva.

La presente invención, y el alcance de la misma, están definidos por las reivindicaciones adjuntas. La descripción más genérica de la invención se proporciona únicamente con propósitos ilustrativos. Las realizaciones que no se encuentran bajo estas reivindicaciones son únicamente con propósitos de referencia.

La presente invención se refiere a una aleación de aluminio, que comprende

a. desde el 9 hasta el 14% en masa de magnesio (Mg);

b. desde el 0,15 hasta el 1% en masa de titanio (Ti);

c. el 0,1% en masa o menos de manganeso (Mn);

d. el 0,1% en masa o menos de hierro (Fe);

e. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de berilio (Be);

f. desde el 0,03 hasta el 0,2% en masa de boro (B);

g. el 1% en masa o menos de silicio (Si);

h. opcionalmente el 0,01% en masa o menos de cobre (Cu); y

i. opcionalmente el 0,01% en masa o menos de cinc (Zn);

siendo el resto aluminio (Al); cada uno en relación con la masa total de la composición de aleación, y en la que todos los compuestos de la aleación representan un total del 100% en masa, y en la que la aleación de aluminio comprende impurezas inevitables.

En un primer aspecto, la presente divulgación se refiere a una aleación de aluminio, que comprende

a. desde el 9 hasta el 14% en masa de magnesio (Mg);

b. desde el 0,011 hasta el 1% en masa de titanio (Ti);

c. el 0,1% en masa o menos de manganeso (Mn);

d. el 0,1% en masa o menos de hierro (Fe);

e. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de berilio (Be);

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de boro (B); y

g. el 1% en masa o menos de silicio (Si);

siendo el resto aluminio (Al);

cada uno en relación con la masa total de la composición de aleación, y en la que todos los compuestos de la aleación representan un total del 100% en masa.

Un segundo aspecto de la presente divulgación se refiere a un método para la preparación de una aleación de aluminio según el primer aspecto tal como se dio a conocer anteriormente, que comprende las etapas de a. proporcionar un aluminio bruto;

b. calentar el aluminio bruto hasta una temperatura en el intervalo de desde 650 hasta 800°C, preferiblemente desde 700 hasta 770°C;

c. añadir Mg y Be para dar como resultado una aleación bruta;

d. opcionalmente desgasificar la aleación bruta;

e. añadir Ti y B a la aleación bruta opcionalmente desgasificada para preparar la aleación de aluminio. En un tercer aspecto, la presente divulgación se refiere a un método para la fabricación aditiva (AM) de una pieza de trabajo que comprende las etapas de

f. depositar una capa de polvo de aluminio que comprende una aleación de aluminio según el primer aspecto, preferiblemente a vacío o en una atmósfera de gas inerte;

g. fundir selectivamente el polvo usando al menos un haz láser;

h. iterar las etapas f. y g. hasta terminar la pieza de trabajo;

i. opcionalmente tratar la pieza de trabajo mediante granallado, mecanizado, calor u otros tratamientos. Un cuarto aspecto de la presente divulgación se refiere al uso de una aleación de aluminio según el primer aspecto en un procedimiento de fabricación aditiva.

Un quinto aspecto de la presente divulgación se refiere a un producto de aleación de aluminio que comprende o que consiste en una aleación de aluminio según el primer aspecto, y/o que se prepara mediante un método según el tercer aspecto, en el que

i) al menos partes del producto tienen un grosor en el intervalo de desde 1 hasta 23 mm, o de 3 a 15 mm, o desde 6 hasta 12 mm, o desde 6 hasta 9 mm; o de 1 a 10 mm, o de 3 a 10 mm; y/o

ii) el aluminio del producto tiene una resistencia a la tracción de al menos 290 MPa, o al menos 320 MPa, o al menos 360 MPa, o al menos 370 MPa, o al menos 380 MPa; y/o

iii) el aluminio del producto tiene una resistencia al estiramiento de al menos 170 MPa, o al menos 180 MPa, o al menos 200 MPa, o al menos 215 MPa; y/o

iv) el aluminio del producto tiene un alargamiento de al menos el 5%, o al menos el 15%, o al menos el 20%, o al menos el 30%, o al menos el 34%.

Un sexto aspecto de la presente divulgación se refiere a un producto de aleación de aluminio preparado, obtenido o que puede obtenerse mediante un método según el tercer aspecto.

Breve descripción de las figuras

Figura 1: Imagen de microscopía electrónica de una sección transversal de la muestra del ejemplo 2 después de la homogeneización;

Figura 2: Análisis por EDX que muestra la distribución de a) aluminio, b) magnesio, c) hierro y d) cobre a lo largo de la línea indicada en la figura 1;

Figura 3: Análisis por EDX que muestra el flujo de calor de una muestra según el ejemplo 3;

Figura 4: Representación esquemática de un método a modo de ejemplo para la preparación de polvos de metal usando una boquilla de Laval.

Descripción detallada

La presente invención se refiere a una aleación de aluminio, que comprende

a. desde el 9 hasta el 14% en masa de magnesio (Mg);

b. desde el 0,15 hasta el 1% en masa de titanio (Ti);

c. el 0,1% en masa o menos de manganeso (Mn);

d. el 0,1% en masa o menos de hierro (Fe);

e. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de berilio (Be);

f. desde el 0,03 hasta el 0,2% en masa de boro (B);

g. el 1% en masa o menos de silicio (Si);

h. opcionalmente el 0,01% en masa o menos de cobre (Cu); y

i. opcionalmente el 0,01% en masa o menos de cinc (Zn);

a. desde el 9 hasta el 14% en masa de magnesio (Mg);

b. desde el 0,011 hasta el 1% en masa de titanio (Ti);

c. el 0,1% en masa o menos de manganeso (Mn);

d. el 0,1% en masa o menos de hierro (Fe);

e. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de berilio (Be);

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de boro (B); y

g. el 1% en masa o menos de silicio (Si);

siendo el resto aluminio (Al);

Se ha hallado que la aleación de aluminio según el primer aspecto tiene alta resistencia a la tracción (Rm), alta resistencia al estiramiento (Rp^0,2) y buen alargamiento (A). En particular, cuando el cuerpo resultante preparado de la aleación de la presente divulgación tiene un grosor en el intervalo de desde 1 hasta 23 mm, o desde 1 hasta 10 mm, el material tiene una alta resistencia a la tracción, una alta resistencia al estiramiento y buen alargamiento.

En una realización preferida del primer aspecto, la aleación de aluminio comprende impurezas inevitables. Se conoce en la técnica que el procedimiento para preparar aluminio da como resultado casi inevitablemente la presencia de impurezas, tales como otros metales. Aunque el nivel de impureza es preferiblemente muy bajo, o incluso inexistente, la presencia de impurezas puede ser inevitable en algunos casos.

En una realización preferida adicional, las impurezas inevitables están presentes en una cantidad de menos del 0,15% en masa, o en una cantidad de menos del 0,1% en masa, o en una cantidad de menos del 0,05% en masa. Esto se refiere a la cantidad total de impureza presente en la aleación.

En otra realización preferida, cada impureza individual está presente en una cantidad de menos del 0,05% en masa, o en una cantidad de menos del 0,01% en masa, o en una cantidad de menos del 0,001% en masa, o en una cantidad de menos del 0,0001% en masa. Si está presente más de una impureza, cada impureza se denomina “impureza individual”. La cantidad de cada impureza individual es preferiblemente menor que la cantidad dada respectiva, y la suma de las cantidades de cada impureza individual da como resultado la cantidad total de impurezas.

Una de estas impurezas individuales puede ser escandio (Sc), que da como resultado una cantidad de Sc de menos del 0,05% en masa, o una cantidad de menos del 0,01% en masa, o una cantidad de menos del 0,001% en masa, o una cantidad de menos del 0,0001% en masa.

Otra de estas impurezas individuales puede ser calcio (Ca), que da como resultado una cantidad de Ca de menos del 0,05% en masa, o una cantidad de menos del 0,01% en masa, o una cantidad de menos del 0,001% en masa, o una cantidad de menos del 0,0001% en masa.

Todavía otra de estas impurezas individuales puede ser cromo (Cr), que da como resultado una cantidad de Cr de menos del 0,05% en masa, o una cantidad de menos del 0,01% en masa, o una cantidad de menos del 0,001% en masa, o una cantidad de menos del 0,0001% en masa.

Otros ejemplos de impurezas individuales incluyen circonio (Zr), vanadio (V) o fósforo (P).

Como uno de los elementos esenciales, la aleación de aluminio de la presente divulgación contiene magnesio (Mg) como componente principal en una cantidad de desde el 9 hasta el 14% en masa. En una realización preferida del primer aspecto, Mg está presente en una cantidad de desde el 9,1 hasta el 13,9% en masa, o en una cantidad de desde el 9,2 hasta el 13% en masa, o en una cantidad de desde el 9,5 hasta el 12% en masa, o en una cantidad de desde el 9,8 hasta el 11% en masa, o en una cantidad de desde el 10,2 hasta el 11,8% en masa, o en una cantidad de desde el 10,2 hasta el 13% en masa, o en una cantidad de desde el 9,2 hasta el 10,2% en masa, o en una cantidad de desde el 9,6 hasta el 10,2% en masa.

Otro elemento esencial en la composición de la aleación de aluminio de la presente divulgación es titanio (Ti), presente en una cantidad de desde el 0,011 hasta el 1% en masa. En una realización preferida, Ti está presente en una cantidad de desde el 0,011 hasta el 0,9% en masa, preferiblemente en una cantidad de desde el 0,012 hasta el 0,8% en masa, preferiblemente en una cantidad de desde el 0,013 hasta el 0,5% en masa, o en una cantidad del 0,011% en masa o más. En otra realización preferida, Ti está presente en una cantidad del 0,015% en masa o más, o en una cantidad del 0,15% en masa o más, o en una cantidad del 0,2% en masa o más, o en una cantidad del 0,3% en masa o más. En todavía otra realización preferida, Ti está presente en una cantidad del 0,9% en masa o menos, o en una cantidad del 0,8% en masa o menos, o en una cantidad del 0,7% en masa o menos, o en una cantidad del 0,6% en masa o menos, o en una cantidad del 0,4% en masa o menos.

La aleación de aluminio de la presente divulgación contiene manganeso (Mn) en una cantidad del 0,1% en masa o menos. En una realización preferida, Mn está presente en una cantidad del 0,09% en masa o menos, o en una cantidad del 0,08% en masa o menos, o en una cantidad del 0,04% en masa o menos, o en una cantidad del 0,005% en masa o menos. En todavía otra realización, resulta ventajoso si están presentes pequeñas cantidades de Mn, y puede ser preferible que Mn esté presente en una cantidad del 0,0001% en masa o más, o en una cantidad del 0,0005% en masa o más.

Además, hierro (Fe) está presente en la aleación de aluminio de la presente divulgación en pequeñas cantidades del 0,1% en masa o menos. En una realización preferida, Fe está presente en una cantidad del 0,09% en masa o menos, o en una cantidad del 0,08% en masa o menos, o en una cantidad del 0,05% en masa o menos, o en una cantidad del 0,03% en masa o menos. En todavía otra realización, resulta ventajoso si están presentes pequeñas cantidades de Fe, y puede ser preferible que Fe esté presente en una cantidad del 0,01% en masa o más, preferiblemente en una cantidad del 0,05% en masa o más.

Otro elemento en la aleación de aluminio de la presente divulgación, aparte del aluminio, es berilio (Be), presente en una cantidad de desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa. En una realización preferida, Be está presente en una cantidad de desde el 0,002 hasta el 0,09% en masa, o en una cantidad de desde el 0,003 hasta el 0,08% en masa, o en una cantidad de desde el 0,007 hasta el 0,06% en masa. En otra realización preferida, Be está presente en una cantidad del 0,002% en masa o más, o en una cantidad del 0,003% en masa o más, o en una cantidad del 0,004% en masa o más, o en una cantidad del 0,005% en masa o más, o en una cantidad del 0,015% en masa o más. En todavía otra realización, Be está presente en una cantidad del 0,09% en masa o menos, o en una cantidad del 0,08% en masa o menos, o en una cantidad del 0,07% en masa o menos, o en una cantidad del 0,06% en masa o menos, o en una cantidad del 0,04% en masa o menos.

En una realización preferida de la presente divulgación, se añaden Ti y B a la masa fundida de aleación de aluminio juntos, de manera adicionalmente preferible en barras que contienen Ti y B en una razón Ti:B de 5:1. Sin embargo, la razón Ti y B en la aleación final puede diferir de la razón Ti y B cuando se añaden a la masa fundida. Sin estar vinculados a dicha teoría, se supone que se retira parte del B cuando se retira la espuma de la masa fundida. Dicha espuma se retira porque contiene impurezas aglomeradas que no se desean en la aleación final. Además, se supone que B está enriquecido en dicha espuma, en particular en relación con Ti, debido al bajo peso específico del B. De este modo, se prefiere que la razón Ti:B en la aleación final esté en el intervalo de 5:1 a 10:1, y se prefiere adicionalmente que la razón sea de 5:1 ó 10:1, preferiblemente 10:1.

En una realización preferida de la aleación de aluminio de la presente divulgación, boro (B) está presente en una cantidad de desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa, o en una cantidad de desde el 0,001 hasta el 0,15% en masa, o en una cantidad de desde el 0,006 hasta el 0,1% en masa, o en una cantidad de desde el 0,01 hasta el 0,1% en masa, o en una cantidad de desde el 0,015 hasta el 0,05% en masa. En otra realización preferida, B está presente en una cantidad del 0,0009% en masa o más, o en una cantidad del 0,001% en masa o más, o en una cantidad del 0,006% en masa o más, o en una cantidad del 0,03% en masa o más. En todavía otra realización, B está presente en una cantidad del 0,1% en masa o menos, o en una cantidad del 0,08% en masa o menos, o en una cantidad del 0,07% en masa o menos, o en una cantidad del 0,06% en masa o menos, o en una cantidad del 0,04% en masa o menos.

En otra realización, silicio (Si) está presente en una cantidad del 1% en masa o menos, o en una cantidad del 0,5% en masa o menos, o en una cantidad del 0,3% en masa o menos, o en una cantidad del 0,2% en masa o menos, o en una cantidad del 0,15% en masa o menos, o en una cantidad del 0,1% en masa o menos. En todavía otra realización, Si está presente en una cantidad del 0,01% en masa o más, o en una cantidad del 0,03% en masa o más, o en una cantidad del 0,05% en masa o más, o en una cantidad del 0,07% en masa o más.

En otra realización, cobre (Cu) está presente en una cantidad del 0,01% en masa o menos, o en una cantidad del 0,005% en masa o menos, o en una cantidad del 0,003% en masa o menos. En todavía otra realización, Cu está presente en una cantidad del 0,0001% en masa o más, o en una cantidad del 0,0005% en masa o más.

En otra realización, cinc (Zn) está presente en una cantidad del 0,01% en masa o menos, o en una cantidad del 0,008% en masa o menos, o en una cantidad del 0,007% en masa o menos. En todavía otra realización, Zn está presente en una cantidad del 0,001% en masa o más, preferiblemente en una cantidad del 0,003% en masa o más.

En una realización, la presente divulgación se refiere a una aleación de aluminio, que comprende

a. desde el 9 hasta el 14% en masa de Mg;

b. desde el 0,011 hasta el 1% en masa de Ti;

c. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de Be;

d. el 0,1% en masa o menos de Mn;

e. el 0,1% en masa o menos de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

g. el 1% en masa o menos de Si;

h. el 0,01% en masa o menos de Cu; y

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

cada uno en relación con la masa total de la composición de aleación, y en la que todos los compuestos de la aleación representan un total del 100% en masa; en la que la aleación de aluminio comprende impurezas inevitables, preferiblemente en la que las impurezas inevitables están presentes en una cantidad de menos del 0,15% en masa, preferiblemente en una cantidad de menos del 0,1% en masa, de manera adicionalmente preferible en una cantidad de menos del 0,05% en masa, y cada impureza individual está presente en una cantidad de menos del 0,05% en masa, preferiblemente en una cantidad de menos del 0,01% en masa, de manera adicionalmente preferible en una cantidad de menos del 0,001% en masa.

a. desde el 9,5 hasta el 12% en masa de Mg;

b. desde el 0,012 hasta el 0,8% en masa de Ti;

c. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de Be;

d. el 0,1% en masa o menos de Mn;

e. el 0,1% en masa o menos de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

g. el 1% en masa o menos de Si;

h. el 0,01% en masa o menos de Cu; y

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

a. desde el 9,5 hasta el 12% en masa de Mg;

b. desde el 0,012 hasta el 0,8% en masa de Ti;

c. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de Be;

d. el 0,1% en masa o menos de Mn;

e. el 0,1% en masa o menos de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

g. el 0,5% en masa o menos de Si, preferiblemente en una cantidad del 0,3% en masa o menos;

h. el 0,01% en masa o menos de Cu; y

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

a. desde el 9,5 hasta el 12% en masa de Mg;

b. desde el 0,012 hasta el 0,8% en masa de Ti;

c. desde el 0,003 hasta el 0,08% en masa de Be;

d. desde el 0,0005 hasta el 0,08% en masa de Mn;

e. el 0,1% en masa o menos de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

h. el 0,01% en masa o menos de Cu; y

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

a. desde el 9,5 hasta el 12% en masa de Mg;

b. desde el 0,012 hasta el 0,8% en masa de Ti;

c. desde el 0,003 hasta el 0,08% en masa de Be;

d. desde el 0,0005 hasta el 0,08% en masa de Mn;

e. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

g. desde el 0,03 hasta el 0,5% en masa de Si, preferiblemente desde el 0,003 hasta el 0,3% en masa; h. el 0,01% en masa o menos de Cu; y

masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

a. desde el 10,2 hasta el 11,8% en masa de Mg;

b. desde el 0,012 hasta el 0,8% en masa de Ti;

c. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de Be;

d. el 0,1% en masa o menos de Mn;

e. el 0,1% en masa o menos de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

g. el 1% en masa o menos de Si;

h. el 0,01% en masa o menos de Cu; y

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

a. desde el 10,2 hasta el 11,8% en masa de Mg;

b. desde el 0,012 hasta el 0,8% en masa de Ti;

c. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de Be;

d. el 0,1% en masa o menos de Mn;

e. el 0,1% en masa o menos de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

g. el 0,5% en masa o menos de Si, preferiblemente en una cantidad del 0,2% en masa o menos;

h. el 0,01% en masa o menos de Cu; y

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

a. desde el 10,2 hasta el 11,8% en masa de Mg;

b. desde el 0,012 hasta el 0,8% en masa de Ti;

c. desde el 0,003 hasta el 0,08% en masa de Be;

d. desde el 0,0005 hasta el 0,08% en masa de Mn;

e. el 0,1% en masa o menos de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

h. el 0,01% en masa o menos de Cu; y

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

a. desde el 10,2 hasta el 11,8% en masa de Mg;

b. desde el 0,012 hasta el 0,8% en masa de Ti;

c. desde el 0,003 hasta el 0,08% en masa de Be;

d. desde el 0,0005 hasta el 0,08% en masa de Mn;

e. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

g. desde el 0,03 hasta el 0,5% en masa de Si, preferiblemente desde el 0,003 hasta el 0,15% en masa; h. el 0,01% en masa o menos de Cu; y

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

En una realización, la presente divulgación se refiere a una aleación de aluminio, que comprende a. desde el 10,2 hasta el 11,8% en masa de Mg;

b. desde el 0,013 hasta el 0,5% en masa de Ti;

c. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de Be;

d. el 0,1% en masa o menos de Mn;

e. el 0,1% en masa o menos de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

g. el 1% en masa o menos de Si;

h. el 0,01% en masa o menos de Cu; y

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

a. desde el 10,2 hasta el 11,8% en masa de Mg;

b. desde el 0,013 hasta el 0,5% en masa de Ti;

c. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de Be;

d. el 0,1% en masa o menos de Mn;

e. el 0,1% en masa o menos de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

h. el 0,01% en masa o menos de Cu; y

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

a. desde el 10,2 hasta el 11,8% en masa de Mg;

b. desde el 0,013 hasta el 0,5% en masa de Ti;

c. desde el 0,003 hasta el 0,08% en masa de Be;

d. desde el 0,0005 hasta el 0,08% en masa de Mn;

e. el 0,1% en masa o menos de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

h. el 0,01% en masa o menos de Cu; y

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

a. desde el 10,2 hasta el 11,8% en masa de Mg;

b. desde el 0,013 hasta el 0,5% en masa de Ti;

c. desde el 0,003 hasta el 0,08% en masa de Be;

d. desde el 0,0005 hasta el 0,08% en masa de Mn;

e. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

a. desde el 9,6 hasta el 10,2% en masa de Mg;

b. desde el 0,012 hasta el 0,8% en masa de Ti;

c. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de Be;

d. el 0,1% en masa o menos de Mn;

e. el 0,1% en masa o menos de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

g. el 1% en masa o menos de Si;

h. el 0,01% en masa o menos de Cu; y

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

a. desde el 9,6 hasta el 10,2% en masa de Mg;

b. desde el 0,012 hasta el 0,8% en masa de Ti;

c. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de Be;

d. el 0,1% en masa o menos de Mn;

e. el 0,1% en masa o menos de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

h. el 0,01% en masa o menos de Cu; y

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

a. desde el 9,6 hasta el 10,2% en masa de Mg;

b. desde el 0,012 hasta el 0,8% en masa de Ti;

c. desde el 0,003 hasta el 0,08% en masa de Be;

d. desde el 0,0005 hasta el 0,08% en masa de Mn;

e. el 0,1% en masa o menos de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

h. el 0,01% en masa o menos de Cu; y

masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

a. desde el 9,6 hasta el 10,2% en masa de Mg;

b. desde el 0,012 hasta el 0,8% en masa de Ti;

c. desde el 0,003 hasta el 0,08% en masa de Be;

d. desde el 0,0005 hasta el 0,08% en masa de Mn;

e. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

a. desde el 9,6 hasta el 10,2% en masa de Mg;

b. desde el 0,013 hasta el 0,5% en masa de Ti;

c. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de Be;

d. el 0,1% en masa o menos de Mn;

e. el 0,1% en masa o menos de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

g. el 1% en masa o menos de Si;

h. el 0,01% en masa o menos de Cu; y

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

a. desde el 9,6 hasta el 10,2% en masa de Mg;

b. desde el 0,013 hasta el 0,5% en masa de Ti;

c. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de Be;

d. el 0,1% en masa o menos de Mn;

e. el 0,1% en masa o menos de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

h. el 0,01% en masa o menos de Cu; y

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

a. desde el 9,6 hasta el 10,2% en masa de Mg;

b. desde el 0,013 hasta el 0,5% en masa de Ti;

c. desde el 0,003 hasta el 0,08% en masa de Be;

d. desde el 0,0005 hasta el 0,08% en masa de Mn;

e. el 0,1% en masa o menos de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

h. el 0,01% en masa o menos de Cu; y

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

En una realización, la presente divulgación se refiere a una aleación de aluminio, que comprende a. desde el 9,6 hasta el 10,2% en masa de Mg;

b. desde el 0,013 hasta el 0,5% en masa de Ti;

c. desde el 0,003 hasta el 0,08% en masa de Be;

d. desde el 0,0005 hasta el 0,08% en masa de Mn;

e. desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de Fe;

f. desde el 0,0009 hasta el 0,2% en masa de B;

i. el 0,01% en masa o menos de Zn;

siendo el resto Al;

La aleación de aluminio anteriormente destacada según el primer aspecto puede usarse, en todas sus realizaciones y, cuando sea razonable, combinación de realizaciones, en los siguientes aspectos de la presente divulgación.

c. añadir Mg y Be para dar como resultado una aleación bruta;

d. opcionalmente desgasificar la aleación bruta;

e. añadir Ti y B a la aleación bruta opcionalmente desgasificada para preparar la aleación de aluminio. El aluminio bruto se proporciona preferiblemente teniendo una baja cantidad de impurezas, preferiblemente teniendo un nivel de impureza del 0,3% en masa o menor. Luego se calienta el aluminio bruto en un horno hasta una temperatura que funde el aluminio, pero no se calienta el aluminio demasiado, en particular no por encima de 900°C, con el fin de evitar la formación de productos de oxidación en exceso. Por tanto, se prefiere calentar el aluminio bruto hasta una temperatura en el intervalo de desde 650 hasta 800°C, preferiblemente desde 700 hasta 770°C, de manera adicionalmente preferible desde 720 hasta 750°C. Antes de la adición del aluminio bruto al horno, el horno puede precalentarse, preferiblemente hasta una temperatura en el intervalo de desde 400 hasta 900°C.

Una vez que se funde el aluminio bruto, se añaden Mg y Be. Dado que estos metales se añaden en forma sólida, disminuirá la temperatura de la masa fundida. Por tanto, se prefiere recalentar la masa fundida de aluminio hasta una temperatura o un intervalo de temperaturas previamente definidos, o mantener la temperatura o el intervalo de temperaturas previamente definidos durante la adición de los metales. Pueden añadirse elementos opcionales adicionales, tales como Mn, Fe, Cu, Zn o Si, durante esta etapa.

Luego puede desgasificarse opcionalmente la aleación de aluminio bruta resultante usando medidas habituales. En una realización preferida, la desgasificación puede verse respaldada por gas de argón como gas de purga.

Después de la adición de los elementos anteriormente enumerados, y la etapa de desgasificación opcional, se añaden Ti y opcionalmente B en una etapa final. Luego puede colarse la masa fundida de aleación de aluminio final, por ejemplo, para dar bloques para el procesamiento adicional o posterior, tal como en el método del tercer aspecto, o puede usarse directamente a partir de la etapa b. del método del tercer aspecto.

En un tercer aspecto, la presente divulgación se refiere a un método para la fabricación aditiva (AM) de una pieza de trabajo que comprende las etapas de

g. fundir selectivamente el polvo usando al menos un haz láser;

h. iterar las etapas f. y g. hasta terminar la pieza de trabajo;

i. opcionalmente tratar la pieza de trabajo mediante granallado, mecanizado, calor y/u otros tratamientos. En una realización preferida, se usa polvo de metal de aleación de aluminio, que comprende o que consiste en la aleación de aluminio tal como se dio a conocer anteriormente en el presente documento en relación con el primer aspecto, en el procedimiento de fabricación aditiva. La atmósfera de gas inerte puede ser, por ejemplo, una atmósfera de gas de nitrógeno, gas de argón, gas de helio, o una mezcla de los mismos.

El polvo de metal puede prepararse en cualquier método conocido, tal como en un procedimiento de retirada de metal (por ejemplo, corte de metal o mecanizado de metal) o un procedimiento de metalurgia de polvo (PM). Se prefiere un procedimiento de PM para el uso de la presente divulgación ya que tal procedimiento de PM habitualmente tiene mayores rendimientos y, por tanto, menores costes.

A modo de ejemplo, la aleación de aluminio producida tal como se describió anteriormente puede convertirse en una forma de polvo mediante un método, que comprende las etapas de

a. proporcionar una aleación de aluminio según el primer aspecto;

b. calentar la aleación de aluminio hasta una temperatura en el intervalo de desde 650 hasta 800°C, fundiendo de ese modo la aleación de aluminio;

c. afectar a cada gota de fluido de la aleación, es decir mediante un gas, con el efecto de que la gota de aleación fluida se atomiza;

d. enfriar el polvo de aleación de aluminio;

e. opcionalmente seleccionar tamaños de grano de polvo relevantes (por ejemplo entre 20 y 65 |im).

Un procedimiento preferido para la preparación de polvos de metal de aleación de aluminio tal como se usa según la presente divulgación es la atomización. La atomización se logra forzando una corriente de metal fundido a través de un orificio (por ejemplo, boquilla de Laval) a presiones moderadas (véase también la figura 4). El metal fundido puede ser una aleación refundida, o una aleación preparada in situ. Se introduce un gas, preferiblemente un gas inerte, en la corriente de metal justo antes de que abandone la boquilla, que sirve para crear turbulencias a medida que se expande el gas arrastrado (debido al calentamiento) y sale a un gran volumen de recogida exterior al orificio. Se llena el volumen de recogida con gas para fomentar turbulencias adicionales del chorro de metal fundido. Se segregan corrientes de aire y polvo usando separación por gravedad o ciclónica. Los polvos resultantes pueden separarse según su tamaño de partícula.

Otro procedimiento preferido para la preparación de polvos de metal de aleación de aluminio tal como se usa según la presente divulgación es la disgregación centrifuga. A la aleación de aluminio que va a pulverizarse se le da forma de varilla que se introduce en una cámara a través de un husillo de rotación rápida. En la parte opuesta a la punta de husillo hay un electrodo a partir del cual se establece un arco que calienta la varilla de metal. A medida que se funde el material de la punta, la rápida rotación de la varilla desprende diminutas gotitas de masa fundida que solidifican antes de golpear las paredes de la cámara. Un gas circulante, preferiblemente un gas inerte, barre las partículas a partir de la cámara.

La aleación de aluminio de la presente divulgación puede usarse en cualquier método conocido de fabricación aditiva. Para los propósitos de la presente solicitud, fabricación aditiva se refiere en particular a fabricación aditiva por láser mediante técnicas de sinterizado por láser. Las técnicas de sinterizado por láser incluyen sinterizado selectivo por láser (SLS), fusión selectiva por láser (SLM), sinterizado directo de metal por láser y deposición de metal por láser (LMD).

La fusión selectiva por láser no usa sinterizado para la fusión de gránulos de polvo sino que fundirá completamente el polvo usando un láser de alta energía para crear materiales totalmente densos en un método en capas que tienen propiedades mecánicas similares a las de metales fabricados convencionales. Lo que distingue al SLS de otros procedimientos de impresión en 3D es la falta de capacidad para fundir totalmente el polvo, más bien lo calenta hasta un punto específico en el que los granos de polvo de metal pueden fusionarse entre sí, lo que permite el control de la porosidad del material. Por otro lado, la SLM puede ir un paso más allá que el SLS, usando el láser para fundir totalmente el metal, lo que significa que el polvo no está fusionándose entre sí sino que en realidad se licúa el tiempo suficiente para fundir los granos de polvo para dar una pieza homogénea. Por tanto, la SLM puede producir piezas más resistentes debido a la porosidad reducida y a un mayor control sobre la estructura cristalina, lo que ayuda a prevenir fallas en las piezas.

La fusión por haz de electrones (EBM) es un tipo similar de tecnología de fabricación aditiva para piezas de metal. La EBM fabrica piezas fundiendo polvo de metal capa a capa con un haz de electrones a alto vacío.

La deposición de metal por láser es un método de deposición de material mediante el cual se funde y consolida un material de metal de materia prima en forma de polvo o alambre mediante el uso de un láser con el fin de recubrir parte de un sustrato o fabricar una pieza con forma próxima a la forma final (near-net shape). El polvo usado en la deposición de metal por láser se inyecta al sistema mediante boquillas o bien coaxiales o bien laterales. La interacción de la corriente de polvo metálico y el láser hace que se produzca la fusión, y se conoce como conjunto de fundido. Este se deposita sobre un sustrato; mover el sustrato permite la solidificación del conjunto de fundido y, por tanto, produce una pista de metal sólido. Esta es la técnica más habitual, sin embargo algunos procedimientos implican mover el conjunto láser/boquilla a lo largo de un sustrato estacionario para producir pistas solidificadas. El movimiento del sustrato está guiado habitualmente por un sistema CAD que interpola objetos sólidos en un conjunto de pistas, produciendo de ese modo la pieza deseada al final de la trayectoria.

En otra realización preferida del tercer aspecto, el producto de aleación de aluminio se somete a tratamiento térmico después de la etapa e. calentando la pieza de trabajo hasta una temperatura de al menos 380°C, o al menos 400°C, o al menos 430°C, o al menos 450°C, durante un periodo de menos de 1 hora, o menos de 3 horas, o menos de 5 horas, o menos de 8 horas, o menos de 12 horas, o menos de 18 horas, o menos de 24 horas, preferiblemente menos de 12 horas, o preferiblemente menos de 18 horas, o durante un periodo de al menos 10 minutos, o al menos 1 hora, o al menos 3 horas, o al menos 8 horas, o al menos 12 horas, o al menos 24 horas, y luego se enfría en aire a temperatura ambiental (por ejemplo, una temperatura en el intervalo de 20 a 25°C). Dicha etapa de tratamiento térmico puede aplicarse opcionalmente además de una etapa de formación, antes o después de dicha etapa de formación. Alternativamente, si no se desea una etapa de formación, sólo puede aplicarse (opcionalmente) un tratamiento térmico a la pieza de trabajo. Sin estar vinculados por una teoría, se supone que, durante dicho tratamiento térmico, tiene lugar una transición de fases en la aleación de aluminio, lo que aumenta la resistencia a la tracción, la resistencia al estiramiento y/o el alargamiento de la pieza de trabajo.

En una realización preferida adicional del segundo aspecto y/o el tercer aspecto, la aleación de aluminio se caracteriza por una baja o nula formación de escoria (es decir, escoria de aluminio). La escoria de aluminio puede producirse tras la exposición de la aleación de aluminio fundida al aire. Una exposición más prolongada al aire fomenta una mayor formación de escoria. En una realización preferida del segundo aspecto y/o el tercer aspecto, la aleación de aluminio fundida se caracteriza por una baja o nula formación de escoria a lo largo de una exposición a largo plazo al aire (por ejemplo, 8 horas). La formación de escoria puede ser visible a simple vista y/o detectable mediante cualquier método técnica aplicable a la misma (por ejemplo, análisis espectral). Un cuarto aspecto de la presente divulgación se refiere al uso de una aleación de aluminio según el primer aspecto en un procedimiento de fabricación aditiva.

En una realización preferida del cuarto aspecto, el procedimiento de fabricación aditiva se selecciona del grupo que consiste en sinterizado selectivo por láser (SLS), fusión selectiva por láser (SLM), sinterizado directo de metal por láser y deposición de metal por láser (LMD).

En una realización preferida adicional, el procedimiento de fabricación aditiva es sinterizado selectivo por láser o fusión selectiva por láser.

Según una realización preferida del quinto aspecto,

i) el aluminio del producto tiene una resistencia a la tracción, medida a un grosor de desde 1 hasta 23 mm, o de 3 a 15 mm, o desde 6 hasta 12 mm, o desde 6 hasta 9 mm; o de 1 a 10 mm, o de 3 a 10 mm, de al menos 290 MPa, o al menos 320 MPa, o al menos 360 MPa, o al menos 370 MPa, o al menos 380 MPa; y/o ii) el aluminio del producto tiene una resistencia al estiramiento, medida a un grosor de desde 1 hasta 23 mm, o de 3 a 15 mm, o desde 6 hasta 12 mm, o desde 6 hasta 9 mm; o de 1 a 10 mm, o de 3 a 10 mm, de al menos 170 MPa, o al menos 180 MPa, o al menos 200 MPa, o al menos 215 MPa; y/o

iii) el aluminio del producto tiene un alargamiento, medido a un grosor de desde 1 hasta 23 mm, o de 3 a 15 mm, o desde 6 hasta 12 mm, o desde 6 hasta 9 mm; o de 1 a 10 mm, o de 3 a 10 mm, de al menos el 5%, o al menos el 15%, o al menos el 20%, o al menos el 30%, o al menos el 34%.

Según otra realización preferida del quinto aspecto,

i) al menos partes del producto tienen un grosor en el intervalo de desde 1 hasta 10 mm, o de 3 a 10 mm, o desde 6 hasta 9 mm; y/o

ii) el aluminio del producto tiene una resistencia a la tracción de al menos 380 MPa, o al menos 400 MPa, o al menos 420 MPa; y/o

iii) el aluminio del producto tiene una resistencia al estiramiento de al menos 200 MPa, o al menos 215 MPa; y/o

iv) el aluminio del producto tiene un alargamiento de al menos el 20%, o al menos el 24%.

Según otra realización preferida del quinto aspecto,

i) el aluminio del producto tiene una resistencia a la tracción, medida a un grosor de desde 1 hasta 10 mm, o de 3 a 10 mm, o desde 6 hasta 9 mm, de al menos 380 MPa, o al menos 400 MPa, o al menos 420 MPa; y/o ii) el aluminio del producto tiene una resistencia al estiramiento, medida a un grosor de desde 1 hasta 10 mm, o de 3 a 10 mm, o desde 6 hasta 9 mm, de al menos 200 MPa, o al menos 215 MPa; y/o

iii) el aluminio del producto tiene un alargamiento, medido a un grosor de desde 1 hasta 10 mm, o de 3 a 10 mm, o desde 6 hasta 9 mm, de al menos el 20%, o al menos el 24%.

Según otra realización preferida del quinto aspecto,

i) al menos partes del producto tienen un grosor en el intervalo de desde 1 hasta 23 mm, o de 3 a 15 mm, o desde 6 hasta 12 mm, o desde 6 hasta 9 mm; y/o

iii) el aluminio del producto tiene una resistencia al estiramiento de al menos 170 MPa, o al menos 180 MPa; y/o

Según otra realización preferida del quinto aspecto,

i) el aluminio del producto tiene una resistencia a la tracción, medida a un grosor de desde 1 hasta 23 mm, o de 3 a 15 mm, o desde 6 hasta 12 mm, o desde 6 hasta 9 mm, de al menos 290 MPa, o al menos 320 MPa, o al menos 360 MPa, o al menos 370 MPa, o al menos 380 MPa; y/o

ii) el aluminio del producto tiene una resistencia al estiramiento, medida a un grosor de desde 1 hasta 23 mm, o de 3 a 15 mm, o desde 6 hasta 12 mm, o desde 6 hasta 9 mm, de al menos 170 MPa, o al menos 180 MPa; y/o

iii) el aluminio del producto tiene un alargamiento, medido a un grosor de desde 1 hasta 23 mm, o de 3 a 15 mm, o desde 6 hasta 12 mm, o desde 6 hasta 9 mm, de al menos el 15%, o al menos el 20%, o al menos el 30%, o al menos el 34%.

Tal como resultará obvio a partir de los ejemplos a continuación, la aleación de aluminio de la presente divulgación tiene una alta resistencia a la tracción, una alta resistencia al estiramiento y un alto alargamiento, en particular a un grosor en el intervalo de desde 1 hasta 23 mm.

Definición de términos

La presente invención tal como se describe de manera ilustrativa en lo siguiente puede ponerse en práctica de manera adecuada en ausencia de cualquier elemento o elementos, limitación o limitaciones, no dados a conocer específicamente en el presente documento.

La presente invención se describirá con respecto a realizaciones particulares y con referencia a determinadas figuras, pero la invención no se limita a las mismas sino sólo por las reivindicaciones. Los términos que se exponen a continuación en el presente documento deben entenderse generalmente en su sentido habitual a menos que se indique lo contrario.

Cuando se usa el término “que comprende” en la presente descripción y en las reivindicaciones, no excluye otros elementos. Para los propósitos de la presente invención, se considera que el término “que consiste en” es una realización preferida del término “que comprende”. Si a continuación en el presente documento se define que un grupo comprende al menos un determinado número de realizaciones, también debe entenderse que esto da a conocer un grupo, que preferiblemente consiste sólo en estas realizaciones. Además, si una composición se define usando el término “que comprende”, puede comprender adicionalmente otros elementos no enumerados explícitamente, sin embargo, no cantidades adicionales de un elemento enumerado. De este modo, si, por ejemplo, una aleación de aluminio comprende Mg en una cantidad del 14% en masa, dicha aleación de aluminio puede comprender elementos distintos de Mg, sin embargo, no cantidades adicionales de Mg, superando de ese modo la cantidad del 14% en masa.

Cuando se usa un artículo indefinido o definido en referencia a un sustantivo en singular, por ejemplo “un”, “una” o “el/la”, este incluye el plural de ese sustantivo a menos que se indique específicamente lo contrario.

Los términos como “que puede obtenerse” o “que puede definirse” y “obtenido” o “definido” se usan de manera intercambiable. Por ejemplo, esto significa que, a menos que el contexto dicte claramente lo contrario, el término “obtenido” no significa que indique que, por ejemplo, una realización debe obtenerse mediante, por ejemplo, la secuencia de etapas que sigue al término “obtenido” aunque una comprensión limitada de este tipo siempre se incluye por los términos “obtenido” o “definido” como una realización preferida.

Tal como se usa en el presente documento, los términos “impureza” e “impurezas” se refieren a, y comprenden, elementos en la aleación que están presentes de manera inevitable debido, por ejemplo, al procedimiento de fabricación de la aleación o al procedimiento de fabricación de la(s) materia(s) prima(s). Una impureza no se menciona explícitamente en la lista de elementos en la aleación, sin embargo, un elemento puede pasar de ser una impureza a un elemento esencial en la aleación. Si, por ejemplo, un elemento no se menciona en una definición más general de la composición de una aleación, puede estar presente como una impureza, y el mismo elemento puede mencionarse como un compuesto obligatorio en una definición más específica de la composición de la aleación.

La aleación de aluminio de la presente divulgación está compuesta por diferentes componentes. Estos componentes se enumeran explícitamente en la composición de la aleación, o forman parte de las impurezas presentes en la aleación. En cualquier caso, si un componente se define como una cantidad en % en masa, la cifra refleja la cantidad relativa (como masa) en porcentaje basada en la masa total de la composición de aleación.

En algunas realizaciones, “al menos partes” de un producto o una pieza de trabajo tienen un grosor en un intervalo definido. En este contexto, “al menos partes” se refiere a al menos el 1%, o al menos el 3%, o al menos el 5%, o al menos el 10% de toda la superficie del producto o la pieza de trabajo. El grosor del producto o la pieza de trabajo puede determinarse en cada punto de la superficie del producto o la pieza de trabajo midiendo la distancia más corta a lo largo del producto o la pieza de trabajo. Mediante integración con respecto a toda la superficie, puede calcularse la “parte” del producto o la pieza de trabajo que tiene un grosor en el intervalo definido.

Ejemplos

Los ejemplos no abarcados por las reivindicaciones son ejemplos de referencia.

Ejemplo 1: Preparación de aleaciones de aluminio

Todas las aleaciones de aluminio se prepararon en un horno de inducción eléctrico (Inductotherm, modelo V.I.P. Power Trak 150), que se precalentó hasta una temperatura de aproximadamente 300°C durante un periodo de aproximadamente 15 minutos. Después de que el horno ha alcanzado una temperatura de aproximadamente 300°C, 60 kg de aluminio bruto (con el 0,3% en masa o menos de impurezas totales; de MTX Aluminium Werke GmbH, Lend, Austria).

Se calentó el aluminio bruto hasta de 720 a 750°C y se añadieron las cantidades respectivas de Mg (de DEUMU Deutsche Erz- und Metall-Union GmbH, Alemania, magnesio puro, al menos el 99,9%) y Be (añadido como microgránulos de AlBe, que contienen el 5% en masa de Be, siendo el resto Al, de Hoesch Metals, Niederzier, Alemania). Después de recalentar hasta de 720 a 750°C, se desgasificó la masa fundida durante 10 minutos con gas de argón como gas de purga usando una lanza de inyección.

Luego, a una temperatura en el intervalo de 650 a 750°C, se añaden Ti y B como barras que contienen Ti y B en una razón de 5:1 (añadidos como microgránulos de AlTi5B1, que contienen el 5% en masa de Ti, el 1% en masa de B, siendo el resto Al, de Foseco-Vesuvius, Alemania). Se agitan los microgránulos en la aleación líquida, e inmediatamente después del mezclado, se retira el crisol del horno y se somete a colada la aleación líquida en un molde respectivo.

Sin desear estar vinculados por una teoría, se supone que se retira parte del boro al retirar la espuma de la parte superior de la masa fundida puesto que el boro tiene una baja densidad específica, en particular en relación con el titanio, lo que explica la razón Ti:B de aproximadamente 10:1 en la aleación final. Los elementos restantes están presentes en la aleación como impurezas a partir de los materiales de partida.

Tabla 1

Todas las cantidades se proporcionan en % en masa. El resto para las composiciones dadas a conocer en la tabla 1 es aluminio.

Ejemplo 2: Tratamiento térmico

Se investigaron las propiedades mecánicas de la aleación n.° 1 del ejemplo 1 con respecto al tipo de colada y un tratamiento térmico opcional.

Se sometieron a colada muestras cilíndricas que tenían un diámetro de 14 mm a partir de la aleación n.° 1 del ejemplo 1 en un molde de arena. Se sometieron las muestras a pruebas que determinan la resistencia a la tracción (Rm), la resistencia al estiramiento (Rp^0,2) y el alargamiento (A). La longitud de medición fue de 84 mm para la colada en molde de arena.

Se sometieron muestras idénticas a las preparadas anteriormente a un tratamiento térmico después de la preparación de los productos colados respectivos para la homogeneización. Se calentaron los productos colados a una temperatura de 430°C y se mantuvieron a esa temperatura durante 9 horas. Después de dicho tratamiento térmico, se enfriaron las muestras en aire a temperatura ambiental.

También se sometieron a prueba las muestras sometidas a tratamiento térmico para determinar la resistencia a la tracción, la resistencia al estiramiento y el alargamiento de la misma manera que las muestras no tratadas (véase anteriormente). Todos los resultados de prueba se resumen en la tabla 2 a continuación.

Tabla 2

Puede observarse a partir de los resultados de prueba anteriores que el producto colado en molde de arena, a pesar de tener resistencia a la tracción, resistencia al estiramiento y alargamiento más bajos en el estado no tratado en comparación con el producto colado en molde permanente, ambos productos colados son muy similares en cuanto a sus propiedades mecánicas después del tratamiento térmico.

La investigación microestructural de la muestra reveló que la homogeneización no afectó a la concentración de Mg dentro de los granos, es decir, no hubo equilibrado de la concentración de Mg dentro de los granos. El contenido de Mg todavía era más bajo en el núcleo del grano, en comparación con el límite de grano. Esto puede observarse a partir del análisis por EDX de la muestra después de la homogeneización. La figura 1 muestra una sección transversal de la muestra después de la homogeneización.

Se cortó la muestra, y el área de corte resultante se molió con precisión varias veces y luego se pulió. Se investigó el área de corte final en un microscopio electrónico, dando como resultado la imagen de ^rE^mde la figura 1. El aumento es de 250 veces, la distancia de trabajo entre la lente óptica y la superficie del área de corte final fue de 10 mm, la corriente de emisión fue de 75 |oA y la corriente de haz fue de 3,5 nA.

Se realizó un análisis por EDX a lo largo de la línea tal como se indica en la figura 1. Las intensidades respectivas para los metales aluminio (a), magnesio (b), hierro (c) y cobre (d) se muestran en la figura 2 correspondiente. Todas las mediciones por rayos X se realizaron según la norma DIN EN ISO 17636-1:2013-05, ajustando los parámetros para el magnesio y luego adaptándolos para el aluminio, ya que no hay parámetros para el aluminio en la especificación. Luego se realizó la evaluación de las películas de rayos X según las normas ASTM E2422-17 y ASTM E2869-17.

Estos resultados se confirmaron mediante un análisis por DSC de una muestra adicional tal como se muestra en el ejemplo 3 a continuación.

Ejemplo 3: Análisis por DSC

Se investigó adicionalmente la transformación de la muestra durante el tratamiento térmico usando DSC.

Se sometió a colada una barra de 18 mm de grosor usando la aleación n.° 1 del ejemplo 1. Dicha barra no se sometió a tratamiento térmico.

Se analizó la muestra usando DSC de flujo de calor. Se colocaron dos crisoles idénticos en un horno y se sometieron al mismo perfil de tiempo-temperatura. A uno de los crisoles se le proporcionó la muestra (“crisol de muestra”), el otro se dejó vacío (“crisol de referencia”). Luego se calentó el horno a una velocidad de 2°C/min. Se ajustó el intervalo de temperaturas para el análisis en el intervalo de 50°C a 525°C. Los procesos térmicos en una muestra dan como resultado una diferencia de temperatura (AT) entre la temperatura del crisol de muestra (Tmuestra) y la temperatura del crisol de referencia (Treferencia):

AT — T muestra — T referencia

La curva de temperatura mostró un aumento continuo de la temperatura hasta 450°C. Luego, la curva tiene un aumento pronunciado, y después de alcanzar el máximo, la curva tiene una disminución pronunciada de nuevo (véase la figura 3). Una repetición de la medición con la misma muestra ya no mostró el aumento en la temperatura. Dicho aumento en la temperatura es una indicación de un proceso exotérmico que tiene lugar en la muestra a aproximadamente 450°C.

Ejemplo 4: Propiedades de las aleaciones de aluminio

Se prepararon placas con el grosor especificado en la tabla 3 a continuación usando el método de colada en arena. Se sometieron estas placas a diferentes pruebas tal como se especifican a continuación en la tabla 3, dando como resultado la resistencia a la tracción (Rm), la resistencia al estiramiento (Rp^0,2) y el alargamiento (A). Ejemplo 5: Tratamiento térmico

Según el método tal como se describe en el ejemplo 2, se investigaron adicionalmente las propiedades mecánicas de la aleación n.° 3 del ejemplo 1 con respecto a un tratamiento térmico opcional. A diferencia del ejemplo 2, las muestras se prepararon mediante colada en molde permanente y el tratamiento térmico se realizó a 450°C durante 24 horas.

La resistencia a la tracción, la resistencia al estiramiento y el alargamiento determinados de las muestras se resumen en la tabla 4 a continuación.

Tabla 4

Tabla 3

Las muestras se prepararon y sometieron a prueba según las normas DIN 50125:2009 y DIN EN ISO 6892 1:2009 a temperatura ambiente (23°C).

Claims

REIVINDICACIONES

1. Aleación de aluminio, que comprende

a) desde el 9 hasta el 14% en masa de magnesio (Mg);

b) desde el 0,15 hasta el 1% en masa de titanio (Ti);

c) el 0,1% en masa o menos de manganeso (Mn);

d) el 0,1% en masa o menos de hierro (Fe);

e) desde el 0,001 hasta el 0,1% en masa de berilio (Be);

f) desde el 0,03 hasta el 0,2% en masa de boro (B);

g) el 1% en masa o menos de silicio (Si);

h) opcionalmente el 0,01% en masa o menos de cobre (Cu); y

i) opcionalmente el 0,01% en masa o menos de cinc (Zn);

siendo el resto aluminio (Al);

cada uno en relación con la masa total de la composición de aleación, y en la que todos los compuestos de la aleación representan un total del 100% en masa, y en la que la aleación de aluminio comprende impurezas inevitables.

2. Aleación de aluminio según la reivindicación 1, en la que las impurezas inevitables están presentes en una cantidad de menos del 0,15% en masa, preferiblemente en una cantidad de menos del 0,1% en masa, de manera adicionalmente preferible en una cantidad de menos del 0,05% en masa, y cada impureza individual está presente en una cantidad de menos del 0,05% en masa, preferiblemente en una cantidad de menos del 0,01% en masa, de manera adicionalmente preferible en una cantidad de menos del 0,001% en masa.

3. Aleación de aluminio según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 2, en la que Mg está presente en una cantidad de desde el 9,1 hasta el 13,9% en masa, preferiblemente en una cantidad de desde el 9,2 hasta el 13% en masa, preferiblemente en una cantidad de desde el 9,5 hasta el 12% en masa, preferiblemente en una cantidad de desde el 9,8 hasta el 11% en masa, preferiblemente en una cantidad de desde el 10,2 hasta el 11,8% en masa, preferiblemente en una cantidad de desde el 10,2 hasta el 13% en masa, o en una cantidad de desde el 9,2 hasta el 10,2% en masa, o en una cantidad de desde el 9,6 hasta el 10,2% en masa.

4. Aleación de aluminio según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que Ti está presente

i) en una cantidad del 0,2% en masa o más, o en una cantidad del 0,3% en masa o más; y/o

ii) en una cantidad del 0,9% en masa o menos, o en una cantidad del 0,8% en masa o menos, o en una cantidad del 0,7% en masa o menos, o en una cantidad del 0,6% en masa o menos, o en una cantidad del 0,4% en masa o menos.

5. Aleación de aluminio según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 4, en la que Mn está presente

i) en una cantidad del 0,09% en masa o menos, preferiblemente en una cantidad del 0,08% en masa o menos, preferiblemente en una cantidad del 0,04% en masa o menos, preferiblemente en una cantidad del 0,005% en masa o menos; y/o

ii) en una cantidad del 0,0001% en masa o más, preferiblemente en una cantidad del 0,0005% en masa o más.

6. Aleación de aluminio según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, en la que Fe está presente

i) en una cantidad del 0,09% en masa o menos, preferiblemente en una cantidad del 0,08% en masa o menos, preferiblemente en una cantidad del 0,05% en masa o menos, preferiblemente en una cantidad del 0,03% en masa o menos; y/o

ii) en una cantidad del 0,01% en masa o más, preferiblemente en una cantidad del 0,05% en masa o más.

7. Aleación de aluminio según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, en la que Be está presente i) en una cantidad de desde el 0,002 hasta el 0,09% en masa, preferiblemente en una cantidad de desde el 0,003 hasta el 0,08% en masa, preferiblemente en una cantidad de desde el 0,007 hasta el 0,06% en masa; y/o

ii) en una cantidad del 0,002% en masa o más, o en una cantidad del 0,003% en masa o más, o en una cantidad del 0,004% en masa o más, o en una cantidad del 0,005% en masa o más, o en una cantidad del 0,015% en masa o más; y/o

iii) en una cantidad del 0,09% en masa o menos, o en una cantidad del 0,08% en masa o menos, o en una cantidad del 0,07% en masa o menos, o en una cantidad del 0,06% en masa o menos, o en una cantidad del 0,04% en masa o menos.

8. Aleación de aluminio según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 7, en la que boro (B) está presente en una cantidad del 0,1% en masa o menos, o en una cantidad del 0,08% en masa o menos, o en una cantidad del 0. 07% en masa o menos, o en una cantidad del 0,06% en masa o menos, o en una cantidad del 0,04% en masa o menos.

9. Aleación de aluminio según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, en la que silicio (Si) está presente i) en una cantidad del 0,5% en masa o menos, preferiblemente en una cantidad del 0,3% en masa o menos, preferiblemente en una cantidad del 0,2% en masa o menos, preferiblemente en una cantidad del 0,15% en masa o menos, preferiblemente en una cantidad del 0,1% en masa o menos; y/o

ii) en una cantidad del 0,01% en masa o más, preferiblemente en una cantidad del 0,03% en masa o más, preferiblemente en una cantidad del 0,05% en masa o más, preferiblemente en una cantidad del 0,07% en masa o más.

10. Método para la preparación de una aleación de aluminio según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9, que comprende las etapas de

a) proporcionar un aluminio bruto;

b) calentar el aluminio bruto hasta una temperatura en el intervalo de desde 650 hasta 800°C, preferiblemente desde 700 hasta 770°C;

c) añadir Mg y Be para dar como resultado una aleación bruta;

d) opcionalmente desgasificar la aleación bruta;

e) añadir Ti y B a la aleación bruta opcionalmente desgasificada para preparar la aleación de aluminio.

11. Método según la reivindicación 10, en el que el método comprende además una fabricación aditiva de una pieza de trabajo, en el que la fabricación aditiva de la pieza de trabajo comprende las etapas de

f) depositar una capa de polvo de aluminio que comprende la aleación de aluminio, preferiblemente a vacío o en una atmósfera de gas inerte;

g) fundir selectivamente el polvo usando al menos un haz láser;

h) iterar las etapas f. y g. hasta terminar la pieza de trabajo;

i) opcionalmente tratar la pieza de trabajo mediante granallado, mecanizado, calor y/u otros tratamientos.

12. Método según la reivindicación 11, en el que la pieza de trabajo se somete a tratamiento térmico en la etapa 1. calentando la pieza de trabajo a una temperatura de al menos 380°C, o al menos 400°C, o al menos 430°C, o al menos 450°C, durante un periodo de menos de 1 hora, o menos de 3 horas, o menos de 5 horas, o menos de 8 horas, o menos de 12 horas, o menos de 18 horas, o menos de 24 horas, preferiblemente menos de 12 horas, o preferiblemente menos de 18 horas, o durante un periodo de al menos 10 minutos, o al menos 1 hora, o al menos 3 horas, o al menos 8 horas, o al menos 12 horas, o al menos 24 horas, y luego se enfría en aire a temperatura ambiental.

13. Uso de una aleación de aluminio según una cualquiera de las reivindicaciones 1 a 9 en un procedimiento de fabricación aditiva.

14. Método según la reivindicación 11 ó 12, en el que el procedimiento de fabricación aditiva se selecciona del grupo que consiste en sinterizado selectivo por láser (SLS), fusión selectiva por láser (SLM), sinterizado directo de metal por láser y deposición de metal por láser (LMD).

15. Método según la reivindicación 14, en el que el procedimiento de fabricación aditiva es sinterizado selectivo por láser o fusión selectiva por láser.