KR20190067930A - 미세한 공융-형 구조를 갖는 알루미늄 합금 제품, 및 이를 제조하는 방법 - Google Patents

미세한 공융-형 구조를 갖는 알루미늄 합금 제품, 및 이를 제조하는 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 미세한 공융-형 구조를 갖는 알루미늄 합금 제품 및 이를 제조하는 방법의 다양한 실시양태에 관한 것이다. 본 발명은 적층 제조 공급 원료의 적어도 일부분을 적층 제조 공급 원료의 액상선 온도 초과의 온도로 선택적으로 가열해서, 용융된 풀을 형성하는 단계; 용융된 풀을 냉각시켜서, 고형화된 덩어리를 형성하는 단계를 포함하는 미세한 공융-형 구조를 갖는 알루미늄 합금 제품을 제조하는 방법을 포함한다.

Description

미세한 공융-형 구조를 갖는 알루미늄 합금 제품, 및 이를 제조하는 방법
본 특허 출원은 미세한 공융-형 구조를 갖는 알루미늄 합금 제품, 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
알루미늄 협회 글로벌 자문 그룹(Aluminum Association Global Advisory Group)은 "알루미늄 합금"을 "합금 원소를 함유하며, 이때 알루미늄이 다른 원소들 각각에 비해 질량 기준 지배적이며 알루미늄 함량이 99.00% 이하인, 알루미늄"으로 정의하고 있다(글로벌 자문 그룹 GAG - 가이던스, GAG 가이던스 문서 001, 용어 및 정의, 2009-01 에디션, 2009년 3월, § 2.2.2). "합금 원소"는 "알루미늄 합금에 소정의 특별한 특성을 부여할 목적으로 특정 상위 및 하위 한계 내에서 제어되는 금속 또는 비금속 원소"이다(§ 2.2.3). 주조 합금은 "주로 주조의 생산을 위해 의도된 합금"으로" 정의되며(§ 2.2.5) 및 "정련 합금(wrought alloy)"은 "주로 열간 및/또는 냉간 작업에 의한 정련 제품의 생산을 위해 의도된 합금이다"(§ 2.2.5).
광범위하게, 본 특허 출원은 새로운 알루미늄 합금 제품, 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다. 본원에 기술된 독특한 조성물 및/또는 제조 공정으로 인해, 새로운 알루미늄 합금 제품은, 예를 들어, 생성된 제품의 하나 이상의 특정하게 설계된 맞춤형 특성 및/또는 알루미늄 합금 제품 내에 맞춤형 특성을 갖는 (예를 들어, 제품의 특정 위치들에서 맞춤형 상이한 특성) 차별적 영역들을 실현할 수 있다. 맞춤형 특성의 예로는, 이들에만 한정되는 것은 아니지만, 다음을 포함한다: (a) 미세한 공융-형(eutectic-type) 미세구조, 및/또는 (b) 높은 부피 분율의 이산 금속간(intermetallic) 입자.
하나의 접근법에서, 그리고 이제 도 1을 참조하면, 새로운 알루미늄 합금 제품은 적층 제조(additive manufacturing)를 통해 제조될 수 있다. 본원에 사용된 "적층 제조"는 "Standard Terminology for Additively Manufacturing Technologies(적층 제조 기술에 대한 표준 용어)"라는 제목의 ASTM F2792-12a에 정의된 바와 같이, "절삭 제조 방법과는 대조적으로 3D 모델 데이터로부터 대상을 제조하기 위해 보통 한층 한층씩 재료를 결합하는 공정"을 의미한다. 일 실시양태에서, 적층식으로 제조된 바디를 제조하는 방법은 하기 단계들을 포함한다: (a) (예를 들어, 레이저를 통해) 적층 제조 공급 원료의 적어도 일부분을 형성할 특정 바디의 액상선 온도 초과의 온도로 선택적으로(selectively) 가열하여(200), 용융된 풀을 형성하는 단계, 및 (b) 용융된 풀을 냉각시켜(300), 미세한 공융-타입 구조를 갖는 고형화된 덩어리(solidified mass)를 형성하는 단계. 또 다른 실시양태에서, 적층식으로 제조된 바디를 제조하는 방법은 하기 단계들을 포함한다: (a) 충분한 양의 알루미늄, 합금 원소, 및 미세한 공융-형 구조를 갖는 알루미늄 합금을 생산하기 위한 임의적(optional) 첨가물을 포함하는, 베드(또는 다른 적합한 용기) 내의 적층 제조 공급 원료(예를 들어, 금속 분말)을 분산시키는 단계(100), (b) 형성할 특정 바디의 액상선 온도 초과의 온도로 (예를 들어, 에너지원 또는 레이저를 통해) 적층 제조 공급 원료의 적어도 일부분을 선택적으로 가열하여(200), 용융된 풀을 형성하는 단계, 및 (c) 용융된 풀을 냉각시켜(300), 미세한 공융-형 구조를 갖는 고형화된 덩어리를 형성하는 단계. 일 실시양태에서, 상기 냉각은 적어도 1000℃/초의 속도에서의 냉각을 포함한다. 다른 실시양태에서, 냉각 속도는 적어도 10,000℃/초이다. 다른 실시양태에서, 냉각 속도는 적어도 100,000℃/초이다. 다른 실시양태에서, 냉각 속도는 적어도 1,000,000℃/초이다. 단계 (a) 내지 (d)는 바디가 완성될 때까지, 즉 최종 적층 제조된 바디가 형성/완성될 때까지 필요에 따라 반복될 수 있다. 또한, 최종 적층 제조된 바디는 일반적으로 미세한 공융-형 구조를 포함한다.
최종 적층 제조된 바디를 생성하기 위해 사용된 적층 제조 공급 원료(들)은 아래에 주어진 임의의 조성물일 수 있다. 일부 실시양태에서, 적층 제조 공급 원료는 분말이다. 이 측면에서, 적층 제조 분말 원료 원료는 금속 분말, 합금 분말, 및 비-금속 분말(예를 들어, 세라믹 분말; 금속간 분말) 중 임의의 조합으로 구성될 수 있다. 또한, 적층 제조 공급 원료 분말은 금속 분말 및/또는 합금 분말을 포함할 수 있으며, 여기서 금속 분말을 포함하는 입자 및/또는 합금 입자는 그 안에 첨가물(예를 들어, 다른 것들 중에서, 세라믹 재료)을 갖는다. 일 실시양태에서, 적층 제조 공급 원료는 알루미늄과 적어도 하나의 다른 합금 원소를 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 적층 제조 공급 원료는 적어도 하나의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 적층 제조 공급 원료는 적어도 하나의 결정립 미세화제(grain refiner)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 결정립 미세화제는 적어도 하나의 세라믹 재료를 포함한다. 일부 실시양태에서, 적층 제조 공급 원료는 합금 입자들로 구성된 합금 분말이고, 여기서 합금 입자 자체는 그 안에 비-금속 입자를 갖는다. 비제한적인 예로서, 적층 제조 공급 원료 분말은 합금 입자로 구성될 수 있고, 합금 입자는 그 안에 복수의 비-금속 입자 또는 첨가물을 포함할 수 있으며, 여기서 비-금속 입자 또는 첨가물은 그 내부의 합금 입자보다 작은 크기를 갖는다.
분말 적층 제조 공급 원료의 경우, 분말 자체는 다른 특징들 중에서 미세한 공융-형 구조를 포함할 수도 있다. 이와 관련하여, 공급 원료 자체는 본원에 기술된 알루미늄 합금 제품의 특징 중 임의의 것(예를 들어, 다른 것들 중에서, 등축 결정립, 평균 결정립 크기, 이산 금속간 입자의 부피 백분율, 셀 구조의 셀 크기, 공융 구조들 사이의 간격을 포함하는 기술된 특징 중 하나 이상)을 실현할 수 있다. 예를 들어, 공급 원료는 다른 것들 중에서, 등축 결정립, 20μm(즉, 마이크로미터) 이하의 평균 결정립 크기, 최대 35 부피% 이산 금속간 입자, 1μm 이하의 셀 크기를 갖는 셀 구조, 1μm 이하의 공융 구조들 사이의 간격을 포함할 수 있다. 본 발명의 이러한 측면에서, 분말은 임의의 적절한 방법을 통해 생산될 수 있다. 일 실시양태에서, 분말은 분말의 신속한 고형화를 갖는 공정을 통해 생산된다. 일부 실시양태에서, 알루미늄 합금 분말은 미세한 공융-형 구조의 생산을 용이하게 하기에 충분한 고형화 속도를 갖는 방법을 통해 생산된다. 이와 관련하여, 알루미늄 합금 분말은 플라즈마 분무, 기체 분무, 또는 용융된 알루미늄 합금의 충돌(예를 들어, 찬 기재 상에 충돌하는 용융된 금속 방울의 고형화) 중 어느 하나를 통해 생산될 수 있다. 일부 실시양태에서, 분말은 적층 제조 공정에 사용하도록 구성된다.
본 발명은 일반적으로 분말 기반 적층 제조 방법을 통해 생산된 알루미늄 합금 제품에 관한 것으로, 일부 실시양태에서, 하기 알루미늄 합금 조성물 중 하나 이상은 와이어 기반 적층 제조 방법에서 유용성을 발견할 수도 있다. 예를 들어, 전자 빔 및/또는 플라즈마 아크를 이용하는 와이어 기반 적층 제조 방법이 사용될 수 있다.
본 명세서에서 사용되는 바와 같이, "미세한 공융-형(fine eutectic-type) 구조"는 일반적으로 개별 결정립 내에 셀(cellular), 층상(lamellar) 및/또는 물결(wavy) 구조를 갖는, 공융-형 미세구조를 의미한다. 일부 실시양태에서, 공융-형 구조는 일반적으로 1μm 미만의 셀 크기, 및/또는 층상 구조 및/또는 물결 구조 사이의 1μm 미만의 간격을 갖는 셀 구조를 포함한다. 다른 실시양태에서, 셀 크기는 0.5μm 이하이다. 일부 실시양태에서, 셀 크기는 0.4μm 이하이다. 일부 실시양태에서, 셀 크기는 0.3μm 이하이다. 일부 실시양태에서, 셀 크기는 적어도 10nm(0.01μm)이다. 일부 실시양태에서, 층상 구조 및/또는 물결 구조 사이의 간격은 0.5μm 이하이다. 일부 실시양태에서, 층상 구조 및/또는 물결 구조 사이의 간격은 0.4μm 이하이다. 일부 실시양태에서, 층상 구조 및/또는 물결 구조 사이의 간격은 0.3μm 이하이다. 일부 실시양태에서, 층상 구조 및/또는 물결 구조 사이의 간격은 적어도 10nm(0.01μm)이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "셀"은 이차 수지상(dendrite)이다. 고형화 동안, 셀 구조를 포함하는 공융-형 구조는 일차 수지상이 먼저 형성한 다음, 일차 수지상으로부터 기원하는 이차 수지상의 형성이 이어지는 방식으로 형성할 수 있다.
일부 실시양태에서, 셀 벽, 층상 및/또는 물결 구조는 금속간 화합물을 포함하고, 이들 금속간 화합물은 최종 적층식으로 제조된 바디의 35 부피%까지 구성할 수 있다. 일부 실시양태에서, 셀 벽, 층상 및/또는 물결 구조는 금속간 화합물을 포함하고, 여기서 금속간 화합물은 최종 적층식으로 제조된 바디의 30 부피%까지 구성한다. 일부 실시양태에서, 금속간 화합물은 최종 적층식으로 제조된 바디의 25 부피%까지 구성한다. 일부 실시양태에서, 금속간 화합물은 최종 적층식으로 제조된 바디의 적어도 5 부피%를 구성한다. 일부 실시양태에서, 금속간 화합물은 최종 적층식으로 제조된 바디의 적어도 10 부피%를 구성한다. 일부 실시양태에서, 금속간 화합물은 최종 적층식으로 제조된 바디의 적어도 15 부피%를 구성한다. 일부 실시양태에서, 금속간 화합물은 최종 적층식으로 제조된 바디의 적어도 20 부피%를 구성한다. 일부 실시양태에서, 금속간 화합물은 최종 적층식으로 제조된 바디의 15 내지 35 부피%를 구성한다. 일부 실시양태에서, 금속간 화합물은 최종 적층식으로 제조된 바디의 20 내지 30 부피%를 구성한다. 이러한 미세한 공융-형 구조는 그 안에 큰 부피 분율의 이산 분산입자(dispersoid)를 갖는(예를 들어, 15 내지 35 부피%의 이산 금속간 입자를 갖는) 최종 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 일부 실시양태에서, 이산 분산입자는 이하에서 더욱 상세히 설명되는 바와 같이, 열처리 또는 열기계적 처리 후에 최종 첨가 제조된 바디에 실현된다.
일부 실시양태에서, 이산 금속간 입자는 일반적으로 1μm 이하의 평균 입자 크기를 실현할 수 있다. 일 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 0.8μm 이하의 평균 입자 크기를 실현한다. 다른 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 0.6μm 이하의 평균 입자 크기를 실현한다. 또 다른 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 0.4μm 이하의 평균 입자 크기를 실현한다. 다른 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 0.2μm 이하의 평균 입자 크기를 실현한다. 또 다른 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 0.1μm(100 nm) 이하의 평균 입자 크기를 실현한다. 다른 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 0.01μm(10 nm) 이하의 평균 입자 크기를 실현한다.
일부 실시양태에서, "입자 크기"는 2차원 이미지 현미경 사진을 분석함으로써 결정되는 평균 단면 직경이다. 입자 크기는 후방산란된 전자 이미징(BEI) 모드로 작동하는 주사 전자 현미경(SEM)을 통해 또는 투과 전자 현미경(TEM)을 통해 측정될 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에서, 본원에서 설명하는 알루미늄 합금 제품은 일반적으로 680℉ 이하의 비-평형 냉동 범위를 갖는다. 이와 관련하여, 좁은 비-평형 냉동 범위(예를 들어, 680℉ 이하)는 맞춤형 적층 제조된 제품(예를 들어, 크랙이 없는 적층 제조된 제품)의 생산을 용이하게 할 수 있다. 일 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 650℉ 이하의 비-평형 냉동 범위를 갖는다. 다른 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 600℉ 이하의 비-평형 냉동 범위를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 500℉ 이하의 비-평형 냉동 범위를 갖는다. 다른 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 450℉ 이하의 비-평형 냉동 범위를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 400℉ 이하의 비-평형 냉동 범위를 갖는다. 다른 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 350℉ 이하의 비-평형 냉동 범위를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 300℉ 이하의 비-평형 냉동 범위를 갖는다. 다른 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 250℉ 이하의 비-평형 냉동 범위를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 200℉ 이하의 비-평형 냉동 범위를 갖는다. 다른 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 150℉ 이하의 비-평형 냉동 범위를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 100℉ 이하의 비-평형 냉동 범위를 갖는다. 다른 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 50℉ 이하의 비-평형 냉동 범위를 갖는다. 또 다른 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 25℉ 이하의 비-평형 냉동 범위를 갖는다. 일 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 400℉ 이하의 비-평형 냉동 범위 및 15 내지 35 부피% 이산 금속간 입자를 내부에 갖도록 구성되어 있다. 다른 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 200℉ 이하의 비-평형 냉동 범위 및 15 내지 35 부피% 이산 금속간 입자를 내부에 갖도록 구성되어 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "비-평형 냉동 범위"는 상업용 소프트웨어 PANDAT®에서 구현되는 Scheil 고형화 모델을 사용하여 계산된 고형화 범위를 의미한다. Scheil 고형화 범위는 비-평형 냉동 범위이다(액체에서의 완전 확산; 고체에서의 확산 무).
일례로, 그리고 이제 도 2를 참조하면, 적층식으로 제조된 Al-Ni-Mn 합금(5.3중량% Ni, 1.3중량% Mn)의 현미경 사진이 도시되어 있다. 적층식으로 제조된 Al-Ni-Mn 합금은 마이크로셀(20), 층상(22) 및 물결(24) 구조를 포함하는 다양한 공융 구조를 포함한다. 셀 벽, 층상 및/또는 물결 구조는 일반적으로 알루미늄 고용체(solid solution) 상(30)에 분산된 금속간 상(예, Al3Ni, Al12Mn, Al6Mn, 및/또는 다른 Al-Ni-Mn 화합물들)으로 구성된다. 알루미늄 상은 과포화 고용체일 수 있다. 다른 공융 구조가 실현될 수도 있다. 예를 들어, 마이크로셀룰러(20), 층상(22) 및 물결(24) 구조의 임의의 조합이 실현될 수도 있다.
이제 도 1 및 도 3을 참조하면, 그 생산 후에, 최종 적층식으로 제조된 제품은 하나 이상의 온도에서 그리고 1회 이상 임의적으로(optionally) 열처리될 수 있다(400). 일부 실시양태에서, 최종 적층식으로 제조된 바디는, 최종 적층식으로 제조된 바디를 응력 완화하기에 충분한 온도에서 그리고 충분한 시간 동안 열처리된다. 일부 실시양태에서, 최종 적층식으로 제조된 바디는 그 내부에 이산 입자(40)를 생산하기에 충분한 온도에서 그리고 충분한 시간 동안 열처리된다. 응력 완화 동작의 경우, 상승된 온도는 충분히 낮을 수 있어서, 응력 완화(stress relief)가 제품에 부여되지만, 미세한 공융-형 구조는 유지된다. 열처리(400)를 통해 이산 입자(40)를 생산하는 경우, 이산 입자(40)는 미세 공융-형 구조의 마이크로셀 구조의 셀 벽 및/또는 층상 또는 물결 구조로부터 형성될 수 있다.
임의의 특정 이론에 구속되지 않고, 이산 입자(40)는 일반적으로 알루미늄 매트릭스에 분산된 금속간 상이다. 예를 들어, 이산 금속간 입자는 알루미늄 합금 결정립 내에 위치할 수 있고/있거나 결정립 경계에 위치될 수 있다. 일 실시양태에서, 열적 가공된 알루미늄 합금 제품은 일반적으로 15 내지 35 부피%의 이산 입자를 포함한다. 다른 실시양태에서, 열적 가공된 알루미늄 합금 제품은 20 내지 30 부피%의 이산 입자를 포함한다. 이러한 이산 입자는 상승된 온도에서 강도 보유를 용이하게 할 수 있다(예를 들어, 터보 충전 압축기 임펠러와 같은, 엔진 응용예에서). 이와 관련하여, 도 3에 도시된 현미경 사진은 약 100시간 동안 약 600℉의 온도에 제품을 노출한 후에 취해졌다. 도시된 바와 같이, 적층식으로 제조된 제품은 복수의 이산 금속간 입자(40)를 포함한다. 일부 실시양태에서, 알루미늄 합금은 열처리 없이 상승된 온도에서 강도 보유를 용이하게 하기에 충분한 양의 이산 입자들을 실현한다. 일부 실시양태에서, 알루미늄 합금은 열처리에 의해 상승된 온도에서 강도 보유를 용이하게 하기에 충분한 양의 이산 입자들을 실현한다. 이와 관련하여, 열처리(400) 조건은 이산 입자 형성을 실현하기에 충분할 수 있다. 또한, 열처리(400) 조건은 일반적으로 구형 입자들을 초래할 수 있다. 예를 들어, 열처리는 금속간 입자(예를 들어, 셀 벽 금속간 입자 및/또는 층상 금속간 입자)의 구형화를 용이하게 할 수 있다. 이와 관련하여, 이산 입자를 실현하기에 충분한 열처리 조건(예, 시간 및 온도)은 합금 조성물에 의해 다르다. 그러나, 일부 실시양태들에서, 온도는 적어도 화씨(Fahrenheit) 수백도이다. 일부 실시양태에서, 온도는 화씨 수백도 초과이다(예, 열처리 온도는 약 500 내지 600℉ 이상). 이와 관련하여, 시간(들)은 이용되는 온도(들)에 기초하여 대응해서 조정될 수 있다.
알루미늄 합금 제품은 임의적으로 최종 작업된 제품으로 작업될 수 있다(500). 열처리(400)가 사용되는 그러한 실시양태들에서, 작업(500)은 열처리(400) 전, 후, 또는 열처리 동안(예를 들어, 그와 동시에) 발생할 수 있다. 작업에는 열간 작업 및/또는 냉간 작업이 포함될 수 있다. 작업(500)은 제품의 전부 또는 일부를 작업하는 것을 포함할 수 있다. 작업(500)은, 예를 들어, 압연, 압출, 단조, 및 다른 공지된 알루미늄 합금 제품 작업 방법을 포함할 수 있다. 일 실시양태에서, 작업(500)은 최종 적층 제조된 제품을 최종 작업된 제품으로 다이 단조하는 것을 포함하고, 최종 작업된 제품은 복잡한 형상(예를 들어, 복수의 비평면 표면을 가짐)이다. 또 다른 실시양태에서, 작업(500)은 최종 적층 제조된 제품을 최종 HIP 제품으로 열간 등방압 가압(hot isostatic pressing; HIP)하는 것을 포함한다.
전술한 바와 같이, 새로운 알루미늄 합금 제품은 적층 제조를 통해 제조될 수 있고, ASTM F2792-12a에 정의된 모든 적층 제조 공정 및 장치는 미세한 공융-형 구조를 갖는 새로운 알루미늄 합금 제품을 생산하는 데 사용될 수 있다. 일례로서, 선택적 레이저 소결(laser sintering) 및/또는 결합제 분사(binder jetting)가 사용될 수 있으며, 여기서, 적층 제조 공급 원료 자체는 미세한 공융-형 구조를 가진다. 이 분말은 베드 내에 분산될 수 있고, 선택적 레이저 소결이 사용될 수 있고 및/또는 결합제가 분말 위로 선택적으로 분사될 수 있다. 이 공정은 적절하게, 미가공(green) 적층 제조된 부분이 완성될 때까지 반복될 수 있으며, 그 후에 미가공 적층 제조된 부분은 예컨대 소결 및/또는 HIP(열간 등방압 가압)에 의해 추가로 가공되어, 최종 적층 제조된 제품을 생산할 수 있다. 적층 제조 공급 원료 분말 자체가 미세한 공융-형 구조를 갖기 때문에, 최종 적층 제조된 제품은 미세한 공융-형 구조를 포함한다. 이러한 최종 적층 제조된 제품이 완성된 후, 상술한 열처리(400) 및/또는 작업(500) 단계를 거칠 수도 있다.
다른 구체적인 예로서, 유도 에너지 증착이 사용될 수도 있는데, 이때 하나 이상의 적층 제조 공급 원료 분말이 제어된 환경에서 분무되고, 그 분무와 동시에, 분무된 적층 제조 공급 원료 분말(들)을 용융 및/또는 고형화하는 데 레이저를 사용한다. 미세한 공융-형 구조를 갖는 최종 적층 제조된 제품의 생산을 용이하게 하기 위해 필요에 따라, 이러한 분무 및 동시적인 에너지 증착을 반복할 수 있다. 이러한 최종 적층 제조된 제품이 완성된 후, 상술한 열처리(400) 및/또는 작업(500) 단계를 거칠 수도 있다.
조성
미세한 공융-형 미세구조를 생산하는 데 사용되는 알루미늄 합금 조성은 미세한 공융-형 미세구조의 생산을 용이하게 하기 위해 적절한 조성을 갖는 임의의 적합한 이원, 삼원, 사원, 또는 고차 알루미늄 합금일 수 있다. 하나의 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Ni-Mn 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 니켈 및 망간을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 니켈 및 망간 함량은 합금이 0.5 내지 15.5 중량% Ni, 0.5 내지 5.0 중량% Mn을 함유하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Ni ≥ -2.75Mn + 7.375 및 Ni ≤ -3.44Mn + 17.22(Ni 및 Mn의 값은 중량%임)가 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 Al-Ni-Mn 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Al6Mn, Al12Mn 및 Al3Ni 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Cu-Ni 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 구리 및 니켈을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 구리 및 니켈 함량은 합금이 1.0 내지 22.0 중량% Cu, 1.0 내지 16.0 중량% Ni를 함유하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Ni ≥ -0.78Cu +8.78 및 Ni ≤ -0.738Cu + 17.24(Cu 및 Ni의 값은 중량%임)가 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 Al-Cu-Ni 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Al2Cu, Al7Cu4Ni 및 Al3Ni 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 알루미늄, 구리 및 니켈 함량은 합금이 1.0 내지 22.0 중량% Cu, 1.0 내지 16.0 중량% Ni를 함유하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Ni ≥ -0.8125Cu + 9.125 및 Ni ≤ -0.3Cu + 8.1(Cu 및 Ni의 값은 중량%임)이 되도록 제어된다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Cu-Ce 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 구리 및 세륨을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 구리 및 세륨 함량은 합금이 1.0 내지 25.0 중량% Cu, 1.0 내지 18.0 중량% Ce, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Cu ≥ -0.8462Ce + 12.846 및 Cu ≤ -0.1361Ce2 + 1.564Ce + 19.673(Cu 및 Ce의 값은 중량%임)이 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 Al-Cu-Ce 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Al4Ce, Al8Cu4Ce 및 Al2Cu 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 알루미늄, 구리 및 세륨 함량은 합금이 1.0 내지 25.0 중량% Cu, 1.0 내지 18.0 중량% Ce, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Cu ≥ -0.625Ce + 12.625 및 Cu ≤ -0.625Ce + 24.625(Cu 및 Ce의 값은 중량%임)가 되도록 제어된다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Cu-Si 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 구리 및 실리콘을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 구리 및 실리콘 함량은 합금이 1.0 내지 24.0 중량% Cu, 0.5 내지 25.0 중량% Si, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Si ≥ -1.4Cu + 16.4 및 Si ≤ -0.0372Cu2 - 0.2048Cu + 24.554(Cu 및 Si의 값은 중량%임)가 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 Al-Cu-Si 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Al2Cu 및/또는 실리콘(Si) 입자를 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 알루미늄, 구리 및 실리콘 함량은 합금이 1.0 내지 24.0 중량% Cu, 0.5 내지 25.0 중량% Si, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Si ≥ -1.4Cu + 16.4 및 Si ≤ -0.0408Cu2 + 0.2691Cu + 15.281(Cu 및 Si의 값은 중량%임)이 되도록 제어된다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Ce-Ni 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 세륨과 니켈 합금을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 세륨 및 니켈 함량은 합금이 0.5 내지 21.0 중량% Ce, 0.5 내지 17.0 중량% Ni, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Ni ≥ -0.5833Ce + 8.5833 및 Ni ≤ -0.6316Ce + 17.632(Ce 및 Ni의 값은 중량%임)가 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 Al-Ce-Ni 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Al3Ni, Al4Ce, Al10Ni2Ce 및 Al8Ni4Ce 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 알루미늄, 세륨 및 니켈 함량은 합금이 0.5 내지 21.0 중량% Ce, 0.5 내지 17.0 중량% Ni, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Ni ≥ -0.5833Ce + 8.5833 및 Ni ≤ -0.75Ce + 17.75(Ce 및 Ni의 값은 중량%임)가 되도록 제어된다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Ce-Fe 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 세륨과 철을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 세륨 및 철 함량은 합금이 0.5 내지 21.0 중량% Ce, 0.5 내지 8.0 중량% Fe, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Fe ≥ -0.3Ce + 4.6 및 Fe ≤ -0.3062Ce + 8.641(Ce 및 Fe의 값은 중량%임)이 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 Al-Ce-Fe 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Al3Fe, Al13Fe4, Al4Ce, Al10Fe2Ce 및 Al8Fe4Ce 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 알루미늄, 세륨 및 철 함량은 합금이 0.5 내지 21.0 중량% Ce, 0.5 내지 8.0 중량% Fe, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Fe ≥ -0.2857Ce + 4.4286 및 Fe ≤ -0.2Ce + 4.2(Ce 및 Fe의 값은 중량%임)가 되도록 제어된다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Y-Ni 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 이트륨 및 니켈을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 이트륨 및 니켈 함량은 합금이 0.25 내지 20.0 중량% Y, 1.0 내지 17.0 중량% Ni, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Y ≥ -1.2857Ni + 11.286 및 Y ≤ -1.1875Ni + 21.188(Y 및 Ni의 값은 중량%임)이 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 Al-Y-Ni 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Al3Ni, Al3Y 및 Al10Ni2Y 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 알루미늄, 이트륨 및 니켈 함량은 합금이 0.25 내지 20.0 중량% Y, 1.0 내지 17.0 중량% Ni, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Y ≥ -1.2857Ni + 11.286 및 Y ≤ -0.625Ni + 12.125(Y 및 Ni의 값은 중량%임)가 되도록 제어된다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Y-Mn 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 이트륨 및 망간을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 이트륨 및 망간 함량은 합금은 0.5 내지 20.0 중량% Y, 0.5 내지 5.0 중량% Mn, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Y ≥ -4.5Mn + 11.25 및 Y ≤ -4.4444Mn + 23.222(Y 및 Mn의 값은 중량%임)가 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 Al-Y-Mn 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Al6Mn, Al3Y 및 Al8Mn4Y 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 알루미늄, 이트륨 및 망간 함량은 합금이 0.5 내지 20.0 중량% Y, 0.5 내지 5.0 중량% Mn, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Y ≥ -4.5Mn + 11.25 및 Y ≤ -0.7879Mn2 + 2.1394Mn + 10.2(Y 및 Mn의 값은 중량%임)가 되도록 제어된다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Y-Fe 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 이트륨 및 철을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 이트륨 및 철 함량은 합금이 0.5 내지 20.0 중량% Y, 0.5 내지 8.0 중량% Fe, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Y ≥ -2.375Fe + 11.188 및 Y ≤ -2.4667Fe + 20.233(Y 및 Fe의 값은 중량%임)이 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 Al-Y-Fe 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Al3Y, Al3Fe, Al13Fe4, Al10Fe2Y 및 Al8Fe4Y 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 알루미늄, 이트륨 및 철 함량은 합금이 0.5 내지 20.0 중량% Y, 0.5 내지 8.0 중량% Fe, 잔량은 임의적인 첨가물, 알루미늄, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Y ≥ -2.67Fe + 11.83 및 Y ≤ -1.619Fe2 + 4.0476Fe + 9.2143(Y 및 Fe의 값은 중량%임)이 되도록 제어된다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Cu-Mn 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 구리 및 망간을 합금 원소로서, 미세한 공융-형 구조를 실현하기에 충분한 양으로 포함한다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Al2Cu, Al12Mn, Al6Mn 및 Al20Cu2Mn3 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Li-Si 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 실리콘과 리튬을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 실리콘 및 리튬 함량은 합금이 1 내지 28 중량% Si, 1 내지 5 중량% Li, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Si ≤ -5.3Li + 32.7 및 Si ≥ -1.9Li + 9.1이 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 실리콘 및 리튬 함유 알루미늄 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Al-3Li, Si-다이아몬드 및 AlLiSi 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 알루미늄, 실리콘 및 리튬 함량은 합금이 1 내지 28 중량% Si, 1 내지 5 중량% Li, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Si ≤ -3Li + 19 및 Si ≥ 1.0(실리콘 및 리튬의 값은 중량%임)이 되도록 제어된다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Ni-Si 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 실리콘과 니켈을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 실리콘, 및 니켈 함량은 합금이 2 내지 27 중량% Si, 1 내지 16 중량% Ni, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Si ≤ -0.064Ni2 - 0.747Ni + 29.3 및 Si ≥ -1.92Ni + 15.8이 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 실리콘 및 니켈 함유 알루미늄 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Si-다이아몬드 및 Al3Ni 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 알루미늄, 실리콘, 및 니켈 함량은 합금이 2 내지 27 중량% Si, 1 내지 16 중량% Ni, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Si ≤ -0.179Ni + 19.4 및 Si ≥ 0.51Ni2 - 4.76Ni + 18.9(실리콘 및 니켈의 값은 중량%임)가 되도록 제어된다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Si-Fe 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 실리콘과 철을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 실리콘, 및 철 함량은 합금이 2 내지 28 중량% Si, 1 내지 8 중량% Fe, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Si ≤ -2.548Fe + 32.2 및 Si ≥ 0.536Fe2 - 5.96Fe + 19.2이 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 실리콘 및 철 함유 알루미늄 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Si-다이아몬드 및
Figure pct00001
-AlFeSi 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 알루미늄, 실리콘 및 철 함량은 합금이 2 내지 28 중량% Si, 1 내지 8 중량% Fe, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Si ≤ 19 및 Si ≥ -3Fe + 16(실리콘 및 철의 값은 중량%임)이 되도록 제어된다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Si-Mg 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 실리콘과 마그네슘을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 실리콘 및 마그네슘 함량은 합금이 1 내지 30 중량% Si, 1 내지 20 중량% Mg, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Si ≤ -0.038Mg2 - 0.11Mg + 29.8 및 Si ≥ 0.079Mg2 - 2.29Mg + 18.9가 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 실리콘 및 마그네슘 함유 알루미늄 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, bcc(B2) 및 Mg2Si 중 하나 이상을 포함할 수 있다. "bcc(B2)"라는 상은, 불규칙적인 체심 입방 상인, "bcc(A2)"와 반대로, 규칙적인 체심 입방(body-centered cubic; bcc) 상을 가리킨다. 특정 실시양태에서, 알루미늄, 실리콘 및 마그네슘 함량은 합금이 1 내지 30 중량% Si, 1 내지 20 중량% Mg, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Si ≤ -0.102Mg2 + 1.69Mg + 17.4 및 Si ≥ 0.09Mg2 - 2.02Mg + 17.7(실리콘 및 마그네슘의 값은 중량%임)이 되도록 제어된다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Co-Ni 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 코발트 및 니켈 합금을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 코발트 및 니켈 함량은 합금이 1 내지 15 중량% Ni, 1 내지 12 중량% Co, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Ni ≤ -1.336Co + 16.8 및 Ni ≥ -1.23Co + 8.1이 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 코발트 및 니켈 함유 알루미늄 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Al3Ni 및 Al-9-Co2 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 알루미늄, 코발트 및 니켈 함량은 합금이 1 내지 15 중량% Ni, 1 내지 12 중량% Co, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Ni ≤ -0.464Co2 + 1.51Co + 9.6 및 Ni ≥ -1.086Co + 6.8(코발트 및 니켈의 값은 중량%임)이 되도록 제어된다.
또 다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Co-Mn 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 코발트 및 망간을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 코발트 및 망간 함량은 합금이 1 내지 4 중량% Mn, 1 내지 10 중량% Co, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Mn ≤ -0.376Co + 4.67 및 Mn ≥ -0.257Co + 2.4이 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 코발트 및 망간 함유 알루미늄 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Al6Mn 및 Al-9-Co2 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 알루미늄, 코발트 및 망간 함량은 합금이 1 내지 4 중량% Mn, 1 내지 10 중량% Co, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Mn ≤ -0.4Co + 4.73 및 Mn ≥ -0.257Co + 2.4(코발트 및 망간의 값은 중량%임)가 되도록 제어된다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Fe-Ni 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 철 및 니켈을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 철 및 니켈 함량은 합금이 1 내지 17 중량% Ni, 1 내지 8 중량% Fe, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Ni ≤ -2.29Fe + 19.3 및 Ni ≥ -0.917Fe + 7.75가 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 철 및 니켈 함유 알루미늄 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Al3Ni 및 Al13Fe4 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 알루미늄, 철 및 니켈 함량은 합금이 1 내지 17 중량% Ni, 1 내지 8 중량% Fe, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Ni ≤ -6Fe + 19 및 Ni ≥ -1Fe + 7(철 및 니켈의 값은 중량%임)이 되도록 제어된다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Mn-Fe 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 망간 및 철을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 망간 및 철 함량은 합금이 2 내지 5.5 중량% Mn, 0.5 내지 8.5 중량% Fe, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Mn ≤ -0.105Fe2 + 0.546Fe + 4.82 및 Mn ≥ -0.054Fe2 + 0.153Fe + 2.37이 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 망간 및 철 함유 알루미늄 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, 알루미늄, Al13(Fe,Mn)4 및 Al-6Mn 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 특정 실시양태에서, 알루미늄, 망간 및 철 함량은 합금이 2 내지 5.5 중량% Mn, 0.5 내지 8.5 중량% Fe, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Mn ≤ -0.643Fe2 + 1.75Fe + 4.07 및 Mn ≥ -0.179Fe + 2.71(망간 및 철의 값은 중량%임)이 되도록 제어된다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Cr-Fe 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 크롬 및 철을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 크롬 및 철 함량은 합금이 0.5 내지 6.5 중량% Cr, 0.5 내지 6.5 중량% Fe, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Fe ≤ -0.1002Cr2 - 0.0637Cr + 6.35 및 Fe ≥ -0.335Cr2 - 0.294Cr + 6.73이 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 크롬 및 철 함유 알루미늄 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Al13Fe4 및 Al7Cr 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Fe-Mn-Si 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 철, 망간, 및 실리콘을 합금 원소로서 포함한다. 　 일 실시양태에서, 알루미늄, 망간 및 철 함량은 합금이 적어도 0.5 중량% Fe, 적어도 0.5 중량% Mn, 및 4 내지 20 중량% Si이고, 여기서 (Fe+Mn)의 양이 2 내지 17 중량%이고, 여기서 Mn/Fe는 0.05 내지 2이고, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이 되도록 제어된다. 　 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 망간, 철 및 실리콘 함유 알루미늄 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 　 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Al12(Fe,Mn)3Si, Al9Fe2Si2 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 　 다른 실시양태에서, 알루미늄, 망간 및 철 함량은 합금이 적어도 0.5 중량% Fe, 적어도 0.5 중량% Mn, 및 7 내지 15 중량% Si이고, 여기서 (Fe+Mn)의 양이 4 내지 13 중량%이고, 여기서 Mn/Fe는 0.05 내지 2이고, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이 되도록 제어된다. 　 또 다른 실시양태에서, 알루미늄, 망간 및 철 함량은 합금이 적어도 0.5 중량% Fe, 적어도 0.5 중량% Mn, 및 10 내지 12 중량% Si이고, 여기서 (Fe+Mn)의 양이 8 내지 11 중량%이고, 여기서 Mn/Fe는 0.05 내지 2이고, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이 되도록 제어된다.
다른 접근법에서, 알루미늄 합금은 Al-Cr-Si 합금이고, 상기 알루미늄 합금은 적어도 크롬 및 실리콘을 합금 원소로서 포함한다. 일 실시양태에서, 알루미늄, 크롬 및 실리콘 함량은 합금이 0.5 내지 1.0 중량% Cr, 14 내지 22 중량% Si이고, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Si ≤ -11Cr + 27 및 Si ≥ -2Cr + 15.5이 되도록 제어된다. 이러한 요건들은 미세한 공융-형 구조를 갖는 크롬 및 실리콘 함유 알루미늄 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 이들 제품에 포함된 금속간 상은 다른 것들 중에서, Al7Cr 및/또는 Si-다이아몬드 중 하나 이상을 포함할 수 있다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "첨가물"은, 입계 조절제, 주조 보조제, 및/또는 결정립 구조 조절 물질(예를 들어, 세라믹 재료, 금속간 물질, 및/또는 결정립 미세화제로서의 다른 물질, 및/또는 이들의 조합)을 포함한다. 이와 관련하여, 상기 "첨가물"에 대한 정의는 달리 명백하지 않는 한, 적층 제조 공급 원료(예를 들어, 분말(들); 와이어(들)), 및/또는 알루미늄 합금 제품(예를 들어, 다른 것들 중에서, 적층 제조된, 잉곳, 주물, 분말 야금)의 맥락으로 사용될 수 있다. 합금에서 사용될 수 있는 이러한 재료의 일부 비제한적인 예들(예를 들어, 본원에서 첨가물, 첨가물들 또는 첨가 물질로서 지칭됨)은 다른 것들 중에서, 임의적으로 원소 형태인, 티타늄, 붕소, 지르코늄, 스칸듐 및 하프늄을 포함한다. 일부 실시양태에서, 첨가물 중 적어도 하나는 이산 금속간 입자의 형성을 용이하게 하도록 구성된다. 일부 실시양태에서, 첨가물은 세라믹을 포함하며, 여기서 세라믹은 미세 결정립의 형성을 용이하게 하도록 구성된다(예, 등축 결정립 및/또는 20μm 이하의 평균 크기를 가짐). 일부 실시양태에서, 첨가물은 금속간 물질을 포함하고, 여기서 금속간 물질은 결정립의 형성을 용이하게 하도록 구성된다.
세라믹의 일부 예는 산화물 재료, 붕소화물 재료, 탄화물 재료, 질화물 재료, 실리콘 재료, 탄소 물질, 및/또는 이들의 조합을 포함한다. 세라믹의 일부 추가적인 예는 금속 산화물, 금속 붕소화물, 금속 탄화물, 금속 질화물 및/또는 이들의 조합을 포함한다. 또한, 세라믹의 일부 비제한적인 예는 다음을 포함한다: TiB, TiB2, TiC, SiC, Al2O3, BC, BN, Si3N4, Al4C3, AlN, 그들의 적절한 등가물, 및/또는 이들의 조합들.
임의의 특정 기작 또는 이론에 구속되지 않고, 이러한 첨가물은 크랙이 없는 적층 제조된 알루미늄 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있는 것으로 여겨진다. 일 실시양태에서, 공급 원료는 크랙이 없는 적층 제조된 알루미늄 합금 제품의 생산을 용이하게 하기에 충분한 양의 첨가물을 포함한다. 결정립 구조 조절 물질과 같은 첨가물은, 예를 들어, 미세구조 내에 등축 결정립을 갖는 적층 제조된 알루미늄 합금 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 일부 실시양태에서, 알루미늄 합금 제품은 등축 결정립과 미세한 공융-형 구조를 모두 포함한다. 이와 관련하여, 첨가물은 등축 결정립과 미세한 공융-형 구조 모두의 생산을 용이하게 하는 것을 도울 수 있다. 그러나, 과도한 첨가물은 적층 제조된 알루미늄 합금 제품의 강도를 감소시킬 수 있다. 따라서, 일 실시양태에서, 공급 원료는 (예를 들어, 등축 결정립을 통해) 크랙이 없는 적층 제조된 알루미늄 합금 제품의 생산을 용이하게 하기 위해 충분한 양의 첨가물을 포함하지만, 알루미늄 합금 제품 내의 첨가물의 양은 적층식으로 제조된 알루미늄 합금 제품이 그의 강도(예를 들어, 인장 항복 강도(TYS) 및/또는 극한 인장 강도(UTS))를 보유하도록 제한된다. 일부 실시양태에서, 첨가물의 양은 알루미늄 합금 제품의 강도가 첨가물 없이 실질적으로 그 강도에 대응하도록 제한될 수 있다(예를 들어, 5 ksi 이내; 1 내지 4 ksi 이내). 일부 실시양태에서, 첨가물의 양은 알루미늄 합금 제품의 강도가 첨가물 없이 실질적으로 그 강도에 대응하도록 제한될 수 있다(예를 들어, 5% 이내).
일부 실시양태에서, 첨가물은 적어도 하나의 결정립 미세화제를 포함한다. 일부 실시양태에서, 첨가물은 적어도 하나의 결정립 미세화제를 포함하고, 여기서 적어도 하나의 결정립 미세화제는 작은 결정립의 생산을 용이하게 하기에 충분하다.
일부 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 최대 5 중량%의 첨가물을 포함한다. 일 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 적어도 0.01 중량%의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 적어도 0.05 중량%의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 적어도 0.08 중량%의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 적어도 0.1 중량%의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 적어도 0.5 중량%의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 적어도 0.8 중량%의 첨가물을 포함한다. 일 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 4.5 중량% % 이하의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 4.0 중량% 이하의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 3.5 중량% 이하의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 3.0 중량% 이하의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 2.5 중량% 이하의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 2.0 중량% 이하의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 1.5 중량% 이하의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 1.25 중량% 이하의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 1.0 중량% 이하의 첨가물을 포함한다. 일 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 0.01 내지 5 중량%의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 0.1 내지 5 중량%의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 0.01 내지 1 중량%의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 0.1 내지 1 중량%의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 0.5 내지 3 중량%의 첨가물을 포함한다. 또 다른 실시양태에서, 공급 원료 또는 제품은 1 내지 3 중량%의 첨가물을 포함한다. 이들 실시양태 중 일부에서, 상기 첨가물은 적어도 하나의 세라믹 재료를 포함하며, 여기서 적어도 하나의 세라믹 재료는 TiB2이다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "등축 결정립(equiaxed grains)"은 "평균 결정립 크기를 결정하기 위한 표준 시험 방법(Standard Test Methods for Determining Average Grain Size)"이라는 제목의 ASTM 표준 E112-13에 기재된 "Heyn 선형 교차 절차(Heyn Lineal Intercept Procedure)" 방법에 의해 결정되는 바와 같이 XY, YZ, 및 XZ 평면으로 측정시 1.5 대 1 이하의 평균 종횡비를 갖는 결정립을 의미한다. 등축 결정립을 포함하는 적층식으로 제조된 제품은 예를 들어, 개선된 연성 및/또는 강도를 실현할 수 있다. 이와 관련하여, 20μm 이하의 평균 결정립 크기를 실현하는 등축 결정립은 다른 것들 중에서, 개선된 연성 및/또는 강도를 실현하는 것을 용이하게 하는 것을 도울 수 있다. 일 실시양태에서, 적층식으로 제조된 제품은, 등축 결정립을 포함하고, 여기서 평균 결정립 크기는 0.5 내지 20μm이다. 일 실시양태에서, 적층식으로 제조된 제품은 등축 결정립을 포함하고, 여기서 평균 결정립 크기는 10μm 이하이다. 또 다른 실시양태에서, 적층식으로 제조된 제품은 등축 결정립을 포함하고, 여기서 평균 결정립 크기는 6μm 이하이다. 또 다른 실시양태에서, 적층식으로 제조된 제품은 등축 결정립을 포함하고, 여기서 평균 결정립 크기는 4μm 이하이다.
본원에서 설명하는 알루미늄 합금 제품의 특성(예를 들어, 미세한 공융-형 구조, 등축 결정립 등)은 적층 제조 동안에 발생할 수 있는 결함을 방지, 감소 및/또는 제거할 수 있다. 예를 들어, 미세한 등축 결정립(예를 들어, 20μm 이하의 평균 결정립 크기를 가짐)은 적층식으로 제조된 제품의 크랙 감소를 용이하게 할 수 있다. 일부 실시양태에서, 적층식으로 제조된 제품은 크랙이 없다.
본원에서 사용되는 바와 같이, "크랙이 없는 적층 제조된 제품"은, 의도된 최종 사용 목적에 사용될 수 있도록 충분히 크랙이 없는 적층식으로 제조된 제품을 의미한다. 적층식으로 제조된 제품이 "크랙이 없는" 것인지 여부를 결정하는 것은, 임의의 적절한 방법에 의해, 예컨대 육안 검사, 염료 침투 검사, 및/또는 비파괴 시험 방법에 의해 행해질 수 있다. 일부 실시양태에서, 비파괴 시험 방법은 전산화 단층촬영 스캔("CT 스캔") 검사이다(예를 들어, 제품 내의 밀도 차이를 측정함에 의함). 일 실시양태에서, 적층식으로 제조된 제품은 육안 검사에 의해 크랙이 없는 것으로 결정된다. 또 다른 실시양태에서, 적층식으로 제조된 제품은 염료 침투 검사에 의해 크랙이 없는 것으로 결정된다. 또 다른 실시양태에서, 적층식으로 제조된 제품은 CT 스캔 검사에 의해 크랙이 없는 것으로 결정된다. 또 다른 실시양태에서, 적층식으로 제조된 제품은 적층 제조 공정 동안 크랙이 없는 것으로 결정되며, 여기서 적층 제조 구성의 원 위치 모니터링이 사용된다.
분말 야금(Powder metallurgy)
상기 개시내용은 일반적으로 적층 제조를 통해 생산된 알루미늄 합금 제품에 관한 것이지만, 일부 실시양태에서, 상기 알루미늄 합금 조성 중 하나 이상은 또한 분말 야금 방법에서 유용성을 발견할 수 있다. 예를 들어, 미세한 공융-형 구조를 포함하는 알루미늄 합금 분말을 사용하여 분말 야금 제품을 생산할 수도 있다. 이와 관련하여, 분말은, 플라즈마 분무, 기체 분무, 또는 용융된 금속의 충돌(예를 들어, 찬 기재 상의 충돌하는 용융된 금속 방울의 고형화) 같은 적절한 방법에 의해 생산될 수 있다.
미세한 공융-형 구조를 포함하는 알루미늄 합금 분말은 최종 또는 거의 최종 제품 형태로 압축될 수 있다. 예를 들어, 분말은 저압 방법을 통해 및/또는 가압 방법을 통해 압축될 수 있다. 이와 관련하여, 느슨한 분말 소결, 슬립 주조, 슬러리 주조, 테이프 주조, 또는 진동 압축과 같은 저압 방법이 사용될 수 있다. 다른 측면에서, 가압 방법은, 예를 들어 다이 압축, 냉간/열간 등방압 가압, 및/또는 소결과 같은 방법에 의한 압축을 실현하기 위해 사용될 수 있다. 일부 실시양태에서, 상기 알루미늄 합금 조성 중 하나 이상은 또한 분말 야금 방법에서 유용성을 발견할 수 있으며, 이때 분말이 미가공 압축물(green compact)로 냉간 등방압 가압되고 (예를 들어, 충분히 조밀화된, 예를 들어, 70%를 초과하는 이론적 밀도를 추가 열간 가압할 수 있게 하기 위해 충분히 조밀화됨), 이어서 진공 열간 가압 또는 열간 등방압 가압되어서 이론적인 밀도 근처(예를 들어, 99% 초과의 이론적 밀도)에 실질적으로 대응하는 실질적으로 조밀한 빌렛을 형성하게 된다.
이러한 분말 야금 방법은 크랙이 없는 최종 또는 거의 최종 제품의 생산을 용이하게 할 수 있다. 어떠한 경우에도, 크랙이 없는 제품은 추가로 가공되어 정련 최종 제품을 얻을 수도 있다. 이러한 추가 가공은 열처리 및/또는 작업 단계들의 임의의 조합을 포함할 수 있다. 이와 관련하여, 크랙이 없는 제품은 열간 또는 냉간 압연, 압출, 단조, 및/또는 이들의 조합을 통해 더 가공될 수도 있다.
잉곳, 주조 및 정련 합금 제품
상기 개시내용은 일반적으로 적층 제조를 통해 생산된 알루미늄 합금 제품에 관한 것으로, 일부 실시양태에서, 상기 알루미늄 합금 조성들 중 하나 이상은 또한 잉곳, 주조 합금 및/또는 정련 합금으로서 유용성을 발견할 수 있다. 따라서, 본 특허출원은 또한 상기 기술된 알루미늄 합금 조성으로부터 만들어진 잉곳, 주조 합금 및 정련 합금에 관한 것이다. 실제로, 본원에 기술된 새로운 제품은 미세한 공융-형 구조를 부여하기에 충분한 고형화 속도를 발생시킬 수 있는 임의의 다른 공정에 의해 생산될 수 있다. 예를 들어, 미국 특허 제7,182,825호에 설명된 것과 같은, 일부 연속 주조 공정은 충분히 높은 고형화 속도를 가질 수 있고, 이 특허의 개시내용은 그 전문이 본원에 참고로 원용된다.
또한, 열처리 단계(400)는 이산 금속간 입자를 생산하는 데 유용할 수 있지만, 이러한 열처리 단계는 명백히 임의적이며, 본원에 기술된 제품은 열처리 단계를 사용하지 않고 판매되거나 이용될 수 있다.
제품 응용 분야
본원에 기술된 알루미늄 제품은 다양한 제품 응용 분야에서 사용될 수 있다. 일 실시양태에서, 알루미늄 제품은, 항공우주(예를 들어, 엔진 또는 구조), 자동차 차량(예를 들어, 다른 것들 중에서, 피스톤, 밸브), 방어시설, 전자기기(예를 들어, 소비자 전자기기) 또는 우주 응용 분야에서와 같은, 상승된 온도 응용분야에서 사용된다. 일 실시양태에서, 알루미늄 제품은, (예를 들어, 엔진 내로 포함된 압축기 블레이드와 같은, 블레이드 형태인) 항공우주 차량 내의 엔진 부품으로서 이용된다. 다른 실시양태에서, 알루미늄 제품은 항공우주 차량의 엔진용 열 교환기로서 사용된다. 엔진 부품 / 열 교환기를 포함하는 항공우주 차량이 후속하여 작동될 수도 있다. 일 실시양태에서, 알루미늄 제품은 자동차 엔진 부품이다. 엔진 부품을 포함하는 자동차 차량이 후속하여 작동될 수 있다. 예를 들어, 알루미늄 제품은 터보 충전기 부품(예를 들어, 터보 충전기를 통한 엔진 배기 재활용으로 인해 상승된 온도가 실현될 수 있는, 터보 충전기의 압축기 휠), 및 터보 충전기 부품을 포함하는 자동차 차량이 작동될 수 있다. 다른 실시양태에서, 알루미늄 제품은 전력 발생용 지면 기반(정지식) 터빈에서의 블레이드로서 사용될 수 있고, 알루미늄 제품을 포함한 지면 기반 터빈을 작동시켜 전력 발생을 용이하게 할 수 있다.
본원에 기술된 신규 기술의 다양한 실시양태가 상세히 설명되었지만, 이러한 실시양태들의 변형 및 적응이 당업자에게 일어날 것임이 명백하다. 그러나, 이러한 변형 및 변경은 본원에 개시된 기술의 사상 및 범위 내에 있음이 명백하게 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명에 따른, 미세한 공융-형 구조를 갖는 알루미늄 합금 제품을 생산하기 위한 실시양태를 도시한다.
도 2는 본 샘플의 이미지로부터 얻어진 층상, 물결 및 마이크로셀 구조의 시각적 표현을 포함하는, 본원에 개시된 미세한 공융-형 구조의 유형들에 대한 예를 도시하는, 적층식으로 제조된 Al-Ni-Mn 합금(5.3 중량% Ni, 1.3 중량% Mn)의 현미경 사진을 보여준다. 특정 기작 또는 이론에 구속되지 않고, 각각의 층상, 물결 및 마이크로셀 구조 각각은 미세한 공융-형 구조의 예이고, 각각이 본 개시내용의 하나 이상의 실시양태에서, 개별적으로, 또는 조합하여 발견될 수 있다.
도 3은 100시간 동안 600℉의 온도에 노출된 후 적층식으로 제조된 Al-Ni-Mn 합금(5.3 중량% Ni, 1.3 중량% Mn)의 현미경 사진을 도시한다. 본원에서 도시된 바와 같이 본 샘플에는, 이산 입자들이 알루미늄 고용체 매트릭스에 분산된다. 2개의 이산 입자에 의해 나타낸 바와 같이, 이산 입자들의 대응하는 크기는 본 개시내용의 다양한 실시양태에 따라 가변될 수 있다.
도 4는 주로 마이크로셀 구조를 갖는 미세한 공융-형 구조의 예시적인 실시예를 제공하는 실시예 1로부터의 합금 1의 적층식으로 제조된 쿠폰의 SEM 현미경 사진이며, 본 개시내용의 다양한 실시양태에 따른, 미세구조 내의 세라믹 TiB2 입자를 보여준다.
도 5a는 본 발명의 다양한 실시양태에 따른, 샘플 내의 마이크로셀 및 층상 구조의 영역들의 예시적인 실시예를 제공하는 실시예 1로부터의 합금 1의 적층식으로 제조된 쿠폰의 SEM 현미경 사진이다.
도 5b는 도 5a에 도시된 층상 및 마이크로셀 구조의 계면을 더 도시하는 실시예 1로부터의 합금 1의 적층식으로 제조된 쿠폰의 SEM 현미경 사진이다.
도 6a는 미세구조의 결정립 및 입계를 도시하는 실시예 1로부터의 합금 1의 적층식으로 제조된 제품의 EBSD 현미경 사진을 보여준다. EBSD 현미경 사진에 의해 나타내고, 도 6b의 결정립 크기 분포에 의해 정량화되는 바와 같이, 본 개시내용의 다양한 실시양태에 따라, 적층식으로 제조된 제품은 약 2μm의 평균 결정립 크기를 실현하였다.
도 6b는 도 6a에 주어진 합금 1 EBSD 현미경 사진의 결정립 크기 분포를 도시한다.
도 7은 본 개시내용의 다양한 실시양태에 따른, 마이크로셀 구조, 및 미세구조 내의 다량의 이산 금속간 입자를 도시하는 실시예 2의 합금 2의 고형화 쿠폰의 SEM 현미경 사진이다.
실시예 1
Al-Ni-Mn 합금("합금 1")으로 제조된 적층식으로 제조된 제품을 레이저 분말 베드 적층 제조 장치를 사용하여 생산하였다. 합금 1의 타겟 조성은 6 중량% Ni, 2.8 중량% Mn, 및 1.7 중량%의 TiB2이고, 잔량은 알루미늄이다. 합금 1 쿠폰의 다양한 샘플을, 고형화된 상태(즉, 임의의 열처리 부재)에서 미세구조 분석을 위해 준비하였고, 그 현미경 사진은 도 4, 도 5a, 도 5b, 및 도 6a에 도시되어 있다.
주사 전자 현미경("SEM")을 사용하여 합금 1 영역의 현미경 사진을 2,000x 배율로 취하였고, 도 4에 도시하였다. 도 4에 도시된 바와 같이, 적층식으로 제조된 합금 1 미세구조는 주로 마이크로셀(20) 구조로 구성된다. 또한, 도 4는 합금 1 미세구조 내의 크기가 대체로 5μm 미만인 세라믹 TiB2 입자를 도시한다.
합금 1 적층 제조된 제품의 다른 영역의 SEM 현미경 사진을 2,000x 및 10,000x 배율로 취하였고, 도 5a와 도 5b에 각각 도시되어 있다. 도 5a에 도시된 합금 1의 영역은 합금의 미세구조 내의 마이크로셀 구조(20) 및 층상 구조(22) 둘 모두를 도시한다. 또한, 도 5a의 둥글게 된 영역은 층상 구조(22)와 마이크로셀 구조(20) 사이의 계면을 도시한다. 둥글게 된 계면은 10,000x 배율로 도 5b에 더욱 근접하게 도시되어 있다. 이와 관련하여, 층상 구조들(22) 사이의 계면은 적층 제조 공정 동안 형성된 용융된 풀 경계에서 형성된 것으로 여겨진다. 또한, 도 4와 유사하게, 도 5a는 대체로 크기가 5μm 미만인 TiB2 입자(50)를 도시한다.
전술한 바와 같이, Al-Ni-Mn 합금의 미세구조는 일반적으로 마이크로셀(20) 및 층상(22) 구조를 보여준다. 그러나, 다른 공융 구조들이 실현될 수도 있다. 이와 관련하여, 도 4 내지 도 5b에 도시된 공융 구조의 셀 벽 및/또는 층상 구조는 일반적으로 알루미늄 고용체 상에 분산된 금속간 상(예를 들어, Al6Mn, Al12Mn, 및 Al3Ni, 및/또는 다른 Al-Ni-Mn 화합물)으로 구성된다. 이 측면에서, 금속간 상은 상승된 온도에서 합금의 강도 보유를 용이하게 할 수 있다. 또한, 조성 및 생산 방법으로 인해, 합금 1 알루미늄 상은 과포화 고용체일 수 있다.
합금 1을 전자 후방산란 회절("EBSD") 분석을 위해 준비하였다. EBSD 분석으로부터의 합금 1 미세구조의 결정립 및 입계를 보여주는 이미지가 도 6a에 도시되어 있다. 또한, EBSD 분석으로부터 기인한 결정립 크기 분포가 도 6b에 도시되어 있다. 이와 관련하여, 합금 1 쿠폰은 등축 결정립 및 약 2μm의 평균 결정립 크기를 갖는 미세구조를 실현하였다.
실시예 2
Al-Fe-Mn-Si 합금("합금 2")의 쿠폰은 레이저 분말 베드 적층 제조 공정을 시뮬레이션하기 위해 신속한 고형화를 거쳤다. 합금 2의 타겟 조성은 5 중량% Fe, 5 중량% Mn, 및 12 중량% Si이고, 잔량은 알루미늄이다. 합금 2 쿠폰의 고형화 후에, 샘플을 고형화된 상태(즉, 임의의 열처리 부재)에서 미세구조 분석을 위해 준비하였다. 이와 관련하여, 10,000x 배율에서의 합금 2의 SEM 현미경 사진이 도 7에 도시되어 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 합금 2 미세구조는 주로 마이크로셀(20) 구조로 구성된다. 그러나, 다른 공융 구조들이 실현될 수도 있다. 또한, 합금 미세구조는, 다른 것들 중에서, Al12(Fe,Mn)3Si 및/또는 Al9Fe2Si2과 같은 금속간 상으로 구성될 수 있는, 이산 금속간 입자들(60)의 큰 부피 분율을 나타낸다. 또한, 도 7에 도시된 셀 벽은 일반적으로 다른 것들 중에서, Al12(Fe,Mn)3Si 및/또는 Al9Fe2Si2 금속간 상으로 구성된다. 이와 관련하여, 금속간 상(즉, 셀 벽 및/또는 이산 금속간 입자)은 상승된 온도에서의 합금의 강도 보유를 용이하게 할 수 있다. 마지막으로, 합금 2 알루미늄 상은 과포화 고용체일 수 있다.

Claims (95)

  1. 미세한 공융-형 구조를 갖는 알루미늄 합금 제품을 생산하기 위한 방법으로, 상기 방법은
    (a) 적층 제조 공급 원료의 적어도 일부분을 상기 적층 제조 공급 원료의 액상선 온도 초과의 온도로 선택적으로 가열하여, 용융된 풀을 형성하는 단계;
    (b) 상기 용융된 풀을 냉각시켜서 고형화된 덩어리를 형성하는 단계로, 여기서 상기 고형화된 덩어리는 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 단계;
    (c) (a)-(b) 단계를 반복하여, 최종 적층 제조된 제품을 생산하는 단계로, 여기서 상기 최종 적층 제조된 제품은 미세한 공정-형 구조를 포함하는, 단계를 포함하고; 그리고
    여기서 상기 최종 적층 제조된 제품은 크랙이 없는, 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 적층 제조 공급 원료는 알루미늄과 적어도 하나의 다른 합금 원소를 포함하는, 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 적층 제조 공급 원료는 첨가물을 포함하는, 방법.
  4. 제3항에 있어서, 상기 첨가물 중 적어도 하나는 결정립 미세화를 용이하게 하도록 구성된, 방법.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적층 제조 공급 원료는 분말 또는 와이어 중 하나인, 방법.
  6. 제4항 또는 제5항에 있어서, 상기 첨가물은 적어도 하나의 결정립 미세화제를 포함하는, 방법.
  7. 제6항에 있어서, 상기 적어도 하나의 결정립 미세화제는 알루미늄 합금 결정립의 핵생성을 용이하게 하기에 충분한, 방법.
  8. 제3항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 최종 적층 제조된 제품은 최대 5 중량%의 첨가물을 포함하는, 방법.
  9. 제8항에 있어서, 상기 첨가물은 적어도 0.01 중량%의 첨가물, 또는 적어도 0.05 중량%의 첨가물, 또는 적어도 0.08 중량%의 첨가물, 또는 적어도 0.1 중량%의 첨가물, 또는 적어도 0.5 중량%의 첨가물, 또는 적어도 0.8 중량%의 첨가물을 포함하는, 방법.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 상기 결정립은 4.5 중량% 이하의 첨가물, 또는 4.0 중량% 이하의 첨가물, 또는 3.5 중량% 이하의 첨가물, 또는 3.0 중량% 이하의 첨가물, 또는 2.5 중량% 이하의 첨가물, 또는 2.0 중량% 이하의 첨가물, 또는 1.75 중량% 이하의 첨가물, 또는 1.50 중량% 이하의 첨가물, 또는 1.25 중량% 이하의 첨가물, 또는 1.0 중량% 이하의 첨가물을 포함하는, 방법.
  11. 제8항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 세라믹 재료는 TiB2를 포함하는, 방법.
  12. 제6항 내지 제11항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 적층 제조 공급 원료는 분말 또는 와이어 중 하나이고, 여기서 상기 분말 또는 와이어는 상기 첨가물을 포함하는, 방법.
  13. 제1항 내지 제12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 냉각은 적어도 1000℃/초, 또는 10,000℃/초, 또는 100,000℃/초, 또는 1,000,000℃/초의 냉각 속도로 상기 용융된 풀을 냉각시키는 것을 포함하는, 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 680℉ 이하, 또는 650℉ 이하, 또는 600℉ 이하, 또는 550℉ 이하, 또는 500℉ 이하, 또는 450℉ 이하, 또는 400℉ 이하, 또는 350℉ 이하, 또는 300℉ 이하, 또는 250℉ 이하, 또는 200℉ 이하, 또는 150℉ 이하, 또는 100℉ 이하, 또는 50℉ 이하, 또는 25℉ 이하의 비-평형 냉동 범위를 갖는, 방법.
  15. 제1항 내지 제14항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 방법은 상기 최종 적층 제조된 제품을 하나 이상의 온도에서 그리고 1회 이상 열처리하는 단계를 포함하는, 방법.
  16. 제15항에 있어서, 상기 열처리는 상기 미세한 공융-형 구조로부터 이산 입자들을 생성하는 데 충분하고;
    여기서 상기 이산 입자는 알루미늄 매트릭스 내에 분산되어 있고;
    여기서 상기 이산 입자는 상기 미세한 공정-형 구조의 금속간 상을 포함하는, 방법.
  17. 제1항 내지 제16항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 최종 적층 제조된 제품은 최대 35 부피%의 이산 입자, 또는 최대 30 부피%의 이산 입자, 또는 최대 25 부피%의 이산 입자를 포함하는, 방법.
  18. 제17항에 있어서, 상기 최종 적층 제조된 제품은 적어도 5 부피%의 이산 입자, 또는 적어도 10 부피%의 이산 입자, 또는 적어도 15 부피%의 이산 입자, 또는 적어도 20 부피%의 이산 입자를 포함하는, 방법.
  19. 제16항 내지 제18항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이산 입자의 평균 크기는 1μm, 또는 0.8μm, 또는 0.6μm, 또는 0.4μm, 또는 0.2μm, 또는 0.1μm, 또는 0.01μm 보다 크지 않은, 방법.
  20. 제1항 내지 제19항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공융-형 구조는 1μm, 또는 0.5μm, 또는 0.4μm, 또는 0.3μm 보다 크지 않은 셀 크기를 갖는 셀 구조를 포함하는, 방법.
  21. 제20항에 있어서, 상기 셀 구조는 적어도 10nm의 셀 크기를 갖는, 방법.
  22. 제1항 내지 제21항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공융 구조들 사이의 간격은 층상 구조 및/또는 물결 구조 사이의 1μm, 또는 0.5μm, 또는 0.4μm, 또는 0.3μm 보다 크지 않은, 방법.
  23. 제22항에 있어서, 상기 공융 구조들 사이의 간격은 적어도 10nm인, 방법.
  24. 제1항 내지 제23항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 등축 결정립을 포함하고, 여기서 상기 등축 결정립은 20μm 이하, 또는 15μm 이하, 또는 10μm 이하, 또는 6μm 이하, 또는 4μm 이하의 평균 결정립 크기를 실현하는, 방법.
  25. 제1항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 최종 적층 제조된 제품을 최종 작업된 제품으로 작업하는 단계를 포함하는, 방법.
  26. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 최종 적층 제조된 제품을 최종 작업된 제품으로 작업하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 작업은 상기 열처리와 동시에 발생하는, 방법.
  27. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 최종 적층 제조된 제품을 최종 작업된 제품으로 작업하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 작업은 상기 열처리 후에 발생하는, 방법.
  28. 제15항 또는 제16항에 있어서, 상기 최종 적층 제조된 제품을 최종 작업된 제품으로 작업하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 작업은 상기 열처리 전에 발생하는, 방법.
  29. 제25항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작업은 냉간 작업인, 방법.
  30. 제25항 내지 제28항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작업은 열간 작업인, 방법.
  31. 제25항 내지 제30항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 작업은 상기 최종 적층 제조된 제품을 상기 최종 작업된 제품으로 다이 단조하는 것을 포함하고, 여기서 상기 최종 작업된 제품은 복수의 비평면 표면을 포함하는, 방법.
  32. 제1항 내지 제31항 중 어느 한 항에 있어서,
    최종 적층 제조된 제품을 최종 HIP 제품으로 열간 등방압 가압하는 단계를 포함하는, 방법.
  33. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 0.5 내지 15.5 중량% Ni, 0.5 내지 5.0 중량% Mn을 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Ni ≥ -2.75Mn + 7.375 및 Ni ≤ -3.44Mn + 17.22인 Al-Ni-Mn 합금 제품인, 방법.
  34. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 1.0 내지 22.0 중량% Cu, 1.0 내지 16.0 중량% Ni를 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Ni ≥ -0.78Cu +8.78 및 Ni ≤ -0.738Cu + 17.24인 Al-Cu-Ni 합금 제품인, 방법.
  35. 제34항에 있어서, Ni ≥ -0.8125Cu + 9.125 및 Ni ≤ -0.3Cu + 8.1인, 방법.
  36. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 1.0 내지 25.0 중량% Cu, 1.0 내지 18.0 중량% Ce를 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Cu ≥ -0.8462Ce + 12.846 및 Cu ≤ -0.1361Ce2 + 1.564Ce + 19.673인 Al-Cu-Ce 합금 제품인, 방법.
  37. 제36항에 있어서, Cu ≥ -0.625Ce + 12.625 및 Cu ≤ -0.625Ce + 24.625인, 방법.
  38. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 1.0 내지 24.0 중량% Cu, 0.5 내지 25.0 중량% Si를 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Si ≥ -1.4Cu + 16.4 및 Si ≤ -0.0372Cu2 - 0.2048Cu + 24.554인 Al-Cu-Si 합금 제품인, 방법.
  39. 제38항에 있어서, Si ≥ -1.4Cu + 16.4 및 Si ≤ -0.0408Cu2 + 0.2691Cu + 15.281인, 방법.
  40. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 0.5 내지 21.0 중량% Ce, 0.5 내지 17.0 중량% Ni를 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Ni ≥ -0.5833Ce + 8.5833 및 Ni ≤ -0.6316Ce + 17.632인 Al-Ce-Ni 합금 제품인, 방법.
  41. 제40항에 있어서, Ni ≥ -0.5833Ce + 8.5833 및 Ni ≤ -0.75Ce + 17.75인, 방법.
  42. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 0.5 내지 21.0 중량% Ce, 0.5 내지 8.0 중량% Fe를 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Fe ≥ -0.3Ce + 4.6 및 Fe ≤ -0.3062Ce + 8.641인 Al-Ce-Fe 합금 제품인, 방법.
  43. 제42항에 있어서, Fe ≥ -0.2857Ce + 4.4286 및 Fe ≤ -0.2Ce + 4.2인, 방법.
  44. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 0.25 내지 20.0 중량% Y, 1.0 내지 17.0 중량% Ni를 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Y ≥ -1.2857Ni + 11.286 및 Y ≤ -1.1875Ni + 21.188인 Al-Y-Ni 합금 제품인, 방법.
  45. 제44항에 있어서, Y ≥ -1.2857Ni + 11.286 및 Y ≤ -0.625Ni + 12.125인, 방법.
  46. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 0.5 내지 20.0 중량% Y, 0.5 내지 5.0 중량% Mn을 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Y ≥ -4.5Mn + 11.25 및 Y ≤ -4.4444Mn + 23.222인 Al-Y-Mn 합금 제품인, 방법.
  47. 제46항에 있어서, Y ≥ -4.5Mn + 11.25 및 Y ≤ -0.7879Mn2 + 2.1394Mn + 10.2인, 방법.
  48. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 0.5 내지 20.0 중량% Y, 0.5 내지 8.0 중량% Fe를 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Y ≥ -2.375Fe + 11.188 및 Y ≤ -2.4667Fe + 20.233인 Al-Y-Fe 합금 제품인, 방법.
  49. 제48항에 있어서, Y ≥ -2.67Fe + 11.83 및 Y ≤ -1.619Fe2 + 4.0476Fe + 9.2143인, 방법.
  50. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 1 내지 28 중량% Si, 1 내지 5 중량% Li를 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Si ≤ -5.3Li + 32.7 및 Si ≥ -1.9Li + 9.1인 Al-Li-Si 합금 제품인, 방법.
  51. 제50항에 있어서, Si ≤ -3Li + 19 및 Si ≥ 1.0인, 방법.
  52. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 2 내지 27 중량% Si, 1 내지 16 중량% Ni를 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Si ≤ -0.064Ni2 - 0.747Ni + 29.3 및 Si ≥ -1.92Ni + 15.8인 Al-Ni-Si 합금 제품인, 방법.
  53. 제52항에 있어서, Si ≤ -0.179Ni + 19.4 및 Si ≥ 0.51Ni2 - 4.76Ni + 18.9인, 방법.
  54. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 1 내지 30 중량% Si, 1 내지 20 중량% Mg를 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Si ≤ -0.038Mg2 - 0.11Mg + 29.8 및 Si ≥ 0.079Mg2 - 2.29Mg + 18.9인 Al-Si-Mg 합금 제품인, 방법.
  55. 제54항에 있어서, Si ≤ -0.102Mg2 + 1.69Mg + 17.4 및 Si ≥ 0.09Mg2 - 2.02Mg + 17.7인, 방법.
  56. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 1 내지 15 중량% Ni, 1 내지 12 중량% Co를 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Ni ≤ -1.336Co + 16.8 및 Ni ≥ -1.23Co + 8.1인 Al-Co-Ni 합금 제품인, 방법.
  57. 제56항에 있어서, Ni ≤ -0.464Co2 + 1.51Co + 9.6 및 Ni ≥ -1.086Co + 6.8인, 방법.
  58. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 1 내지 4 중량% Mn, 1 내지 10 중량% Co를 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Mn ≤ -0.376Co + 4.67 및 Mn ≥ -0.257Co + 2.4인 Al-Co-Mn 합금 제품인, 방법.
  59. 제58항에 있어서, Mn ≤ -0.4Co + 4.73 및 Mn ≥ -0.257Co + 2.4인, 방법.
  60. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 1 내지 17 중량% Ni, 1 내지 8 중량% Fe를 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Ni ≤ -2.29Fe + 19.3 및 Ni ≥ -0.917Fe + 7.75인 Al-Fe-Ni 합금 제품인, 방법.
  61. 제60항에 있어서, Ni ≤ -6Fe + 19 및 Ni ≥ -Fe + 7인, 방법.
  62. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 2 내지 5.5 중량% Mn, 0.5 내지 8.5 중량% Fe를 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Mn ≤ -0.105Fe2 + 0.546Fe + 4.82 및 Mn ≥ -0.054Fe2 + 0.153Fe + 2.37인 Al-Mn-Fe 합금 제품인, 방법.
  63. 제62항에 있어서, Mn ≤ -0.643Fe2 + 1.75Fe + 4.07 및 Mn ≥ -0.179Fe + 2.71인, 방법.
  64. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 2 내지 28 중량% Si, 1 내지 8 중량% Fe를 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Si ≤ -2.548Fe + 32.2 및 Si ≥ 0.536Fe2 - 5.96Fe + 19.2인 Al-Si-Fe 합금 제품인, 방법.
  65. 제64항에 있어서, Si ≤ 19 및 Si ≥ -3Fe + 16인, 방법.
  66. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은
    적어도 0.5 중량% Fe;
    적어도 0.5 중량% Mn; 및
    4 내지 20 중량% Si를 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 (Fe+Mn)는 2 내지 17 중량%이고; 및
    여기서 Mn/Fe는 0.05 내지 2인, Al-Fe-Mn-Si 합금 제품인, 방법.
  67. 제66항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 7 내지 15 중량% Si를 포함하며, 여기서 (Fe+Mn)는 4 내지 13 중량%인, 방법.
  68. 제67항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 10 내지 12 중량% Si를 포함하며, 여기서 (Fe+Mn)는 8 내지 11 중량%인, 방법. 47. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 0.5 내지 6.5 중량% Cr, 0.5 내지 6.5 중량% Fe를 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Fe ≤ -0.1002Cr2 - 0.0637Cr + 6.35 및 Fe ≥ -0.335Cr2 - 0.294Cr + 6.73인 Al-Cr-Fe 합금 제품인, 방법.
  69. 제1항 내지 제32항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 제품은 0.5 내지 1.0 중량% Cr, 14 내지 22 중량% Si를 포함하며, 잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며, 여기서 Si ≤ -11Cr + 27 및 Si ≥ -2Cr + 15.5인 Al-Cr-Si 합금 제품인, 방법.
  70. 미세한 공융-형 구조를 갖는 알루미늄 합금 제품을 생산하기 위한 방법으로, 상기 방법은
    (a) 적층 제조 공급 원료를 베드 내에 분산시키는 단계로, 여기서 상기 적층 제조 공급 원료는 미세한 공융-형 구조를 갖는, 단계;
    (b) 상기 적층 제조 공급 원료를 선택적으로 결합제 분사(binder jetting)하는 단계;
    (c) (a)-(b) 단계를 반복해서, 최종 적층 제조된 제품을 생산하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 최종 적층 제조된 제품은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 방법.
  71. 미세한 공융-형 구조를 갖는 알루미늄 합금 제품을 생산하기 위한 방법으로, 상기 방법은
    (a) 적층 제조 공급 원료를 분무하는 단계;
    (b) 상기 분무 단계와 동시에, 상기 적층 제조 공급 원료 상에 레이저를 사용하는 단계;
    (c) (a)-(b) 단계를 반복해서, 최종 적층 제조된 제품을 생산하는 단계를 포함하고, 여기서 상기 최종 적층 제조된 제품은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 방법.
  72. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    0.5 내지 15.5 중량% Ni; 및
    0.5 내지 5.0 중량% Mn을 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Ni ≥ -2.75Mn + 7.375 및 Ni ≤ -3.44Mn + 17.22이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  73. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    1.0 내지 22.0 중량% Cu; 및
    1.0 내지 16.0 중량% Ni를 포함하며
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Ni ≥ -0.78Cu (중량% Cu) +8.78 및 Ni ≤ -0.738Cu (중량% Cu) + 17.24이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  74. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    1.0 내지 25.0 중량% Cu; 및
    1.0 내지 18.0 중량% Ce를 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Cu ≥ -0.8462Ce + 12.846 및 Cu ≤ -0.1361Ce2 + 1.564Ce + 19.673이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  75. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    1.0 내지 24.0 중량% Cu; 및
    0.5 내지 25.0 중량% Si를 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Si ≥ -1.4Cu + 16.4 및 Si ≤ -0.0372Cu2 - 0.2048Cu + 24.554이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  76. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    0.5 내지 21.0 중량% Ce; 및
    0.5 내지 17.0 중량% Ni를 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Ni ≥ -0.5833Ce + 8.5833 및 Ni ≤ -0.6316Ce + 17.632이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  77. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    0.5 내지 21.0 중량% Ce; 및
    0.5 내지 8.0 중량% Fe를 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Fe ≥ -0.3Ce + 4.6 및 Fe ≤ -0.3062Ce + 8.641이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  78. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    0.25 내지 20.0 중량% Y; 및
    1.0 내지 17.0 중량% Ni를 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Y ≥ -1.2857Ni + 11.286 및 Y ≤ -1.1875Ni + 21.188이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  79. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    0.5 내지 20.0 중량% Y; 및
    0.5 내지 5.0 중량% Mn을 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Y ≥ -4.5Mn + 11.25 및 Y ≤ -4.4444Mn + 23.222이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  80. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    0.5 내지 20.0 중량% Y; 및
    0.5 내지 8.0 중량% Fe를 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Y ≥ -2.375Fe + 11.188 및 Y ≤ -2.4667Fe + 20.233이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  81. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    1 내지 28 중량% Si; 및
    1 내지 5 중량% Li를 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Si ≤ -5.3Li + 32.7 및 Si ≥ -1.9Li + 9.1이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  82. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    2 내지 27 중량% Si; 및
    1 내지 16 중량% Ni를 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Si ≤ -0.064Ni2 - 0.747Ni + 29.3 및 Si ≥ -1.92Ni + 15.8이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  83. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    1 내지 30 중량% Si; 및
    1 내지 20 중량% Mg를 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Si ≤ -0.038Mg2 - 0.11Mg + 29.8 및 Si ≥ 0.079Mg2 - 2.29Mg + 18.9이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  84. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    1 내지 15 중량% Ni; 및
    1 내지 12 중량% Co를 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Ni ≤ -1.336Co + 16.8 및 Ni ≥ -1.23Co + 8.1이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  85. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    1 내지 4 중량% Mn; 및
    1 내지 10 중량% Co를 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Mn ≤ -0.376Co + 4.67 및 Mn ≥ -0.257Co + 2.4이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  86. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    1 내지 17 중량% Ni; 및
    1 내지 8 중량% Fe를 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Ni ≤ -2.29Fe + 19.3 및 Ni ≥ -0.917Fe + 7.75이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  87. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    2 내지 5.5 중량% Mn; 및
    0.5 내지 8.5 중량% Fe를 포함하며
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Mn ≤ -0.105Fe2 + 0.546Fe + 4.82 및 Mn ≥ -0.054Fe2 + 0.153Fe + 2.37이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  88. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    2 내지 28 중량% Si; 및
    1 내지 8 중량% Fe를 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Si ≤ -2.548Fe + 32.2 및 Si ≥ 0.536Fe2 - 5.96Fe + 19이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  89. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    적어도 0.5 중량% Fe;
    적어도 0.5 중량% Mn; 및
    4 내지 20 중량% Si를 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 (Fe+Mn)는 2 내지 17 중량%이고;
    여기서 Mn/Fe는 0.05 내지 2이고; 및
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  90. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    0.5 내지 6.5 중량% Cr; 및
    0.5 내지 6.5 중량% Fe를 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Fe ≤ -0.1002Cr2 - 0.0637Cr + 6.35 및 Fe ≥ -0.335Cr2 - 0.294Cr + 6.73이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  91. 알루미늄 합금 제품 또는 분말로,
    0.5 내지 1.0 중량% Cr; 및
    14 내지 22 중량% Si를 포함하며;
    잔량은 알루미늄, 임의적인 첨가물, 및 불가피한 불순물이며;
    여기서 Si ≤ -11Cr + 27 및 Si ≥ -2Cr + 15.5이고;
    여기서 상기 알루미늄 합금 제품 또는 분말은 미세한 공융-형 구조를 포함하는, 알루미늄 합금 제품 또는 분말.
  92. 알루미늄 합금 분말로,
    미세한 공융-형 구조를 포함하고, 여기서 상기 알루미늄 합금 분말은 680℉ 이하의 비-평형 냉동 범위를 갖는, 알루미늄 합금 분말.
  93. 제92항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 분말은 플라즈마 분무를 통해 생산되는, 알루미늄 합금 분말.
  94. 제92항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 분말은 기체 분무를 통해 생산되는, 알루미늄 합금 분말.
  95. 제92항에 있어서, 상기 알루미늄 합금 분말은 용융된 알루미늄 합금의 충돌을 통해 생산되는, 알루미늄 합금 분말.
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