[发明专利]用于ALM结构的整体构造的具有钪的Al-Mg-Si合金

说明书

本发明涉及用于ALM结构的整体构造的具有钪的Al‑Mg‑Si合金，以及涉及铝合金、用于生产轻质金属工件的方法、包含所述铝合金的轻质金属工件、以及所述铝合金用于以下方面的用途：用于通过加层制造(ALM)和/或喷镀法生产耐热的轻质金属工件，用于发动机组件、气缸盖、曲柄壳体、耐热安全组件、空调系统组件、结构飞行器组件(特别是在超音速飞行器的情况下)、动力装置段、标塔，或者作为用于组件的涂覆材料。

技术领域

本发明涉及铝合金、用于生产轻质金属工件的方法、包含所述铝合金的轻质金属工件、以及所述铝合金用于以下方面的用途：通过加层制造(additive layermanufacturing，ALM)和/或喷镀法生产耐热的轻质金属工件，用于发动机组件、气缸盖、曲柄壳体、耐热安全组件、空调系统组件、结构飞行器组件(特别是在超音速飞行器的情况下)、动力装置段、标塔，或者作为用于组件的涂覆材料。

背景技术

在ALM技术的范围内，存在不同的生产方法，例如粉床法、粉喷法或基于线的工艺。对于重负荷的结构/组件，这种类型的工艺技术以通用的个体设计可能性提供了负荷优化的组件构造，例如，通过来自不同材料或“合金相关”材料的整体材料构造以及整合。根据制造方法，该生成方法支持材料的最大利用以及组件的复杂性。在此，尤其可能的是通过潜在地直接整合在工艺中的部分材料调整/改变/增强，通过整合多个或至少两个材料粉末容器或材料线导向装置进行的近端轮廓组件的定制制造。对于该类型的应用，有时有利的是使用具有相似特征的材料，例如AlMg3Si1或AlMg5Si2，其可以各自掺杂有钪和锆。因此，还可以通过组成或结构的较小变化来选择性地控制结构的特性。为了能够最优地利用该类型工艺技术的潜力，需要使用工艺特定的材料。

现在，标准材料主要用于ALM工艺。在钛合金的情况下，材料特别地是Ti6Al4V，并且在铝合金的情况下，其为AlSi10Mg。

ALM工艺(特别是航空旅行中)构成了精密铸造技术的技术竞争，主要用于生产用于航空旅行或医疗技术的复杂组件，所述组件进而是薄壁的且是根据合金而负荷优化的。在精密铸造的情况下，铝合金A357(AlSi7Mg0.6)主要用于薄壁结构，而A201/KO1(AlCu5MgTiAg)主要用作壁厚度更大的组件的更坚固的变体。铸造合金的材料特性的关键初始标准是铸造结构，其构成了后续热处理的基础，原因是在铸造组件的情况下，没有进一步的热机械处理，在ALM组件的情况下也是如此。

然而，为了能够根据组件的应用充分地利用ALM工艺技术的优点，需要设计工艺优化的合金。

因此，期望提供一种铝合金。还期望提供可以直接整合在部分或整体组件制造的生产过程中的铝合金。另外，期望提供这样的铝合金：借助该铝合金可以避免复杂的热机械处理并因此进一步可以节省昂贵且耗时的工艺步骤。还期望提供这样的铝合金：其使得能够进行热处理而没有材料损坏和/或热应力/翘曲。此外，期望提供这样的铝合金：利用该铝合金可以省掉复杂的组件整平并且还可以提高组件的重现性和经济效率。因此，特别期望提供这样的铝合金：其适于生产轻质金属工件，特别是适于通过ALM工艺技术和/或喷镀法生产轻质金属工件。

因此，本发明的一个目的是提供一种铝合金。本发明的另一个目的是使得铝合金能够直接整合在部分或整体组件制造的生产过程中。本发明的又一个目的是借助该铝合金避免复杂的热机械处理并因此进一步可以节省昂贵且耗时的工艺步骤。本发明的又一个目的是允许铝合金进行热处理而没有材料损坏和/或热应力/翘曲。本发明的再一个目的是由于使用根据该铝合金而省掉复杂的组件整平并且还能够提高组件的重现性和经济效率。本发明的另一个目的是使铝合金适于生产轻质金属工件，特别是适于通过ALM工艺技术和/或喷镀法生产轻质金属工件。

这些目的通过权利要求中所限定的主题来实现。从属权利要求公开了有利的实施方案。

发明内容

因此，本发明的第一主题是由以下组成的铝合金：

相对于所述合金的总重量为3.0重量％至6.0重量％的镁(Mg)，