[发明专利]用于ALM结构的整体构造的具有钪的Al‑Mg‑Zn合金

说明书

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：用于通过加层制造(additive layer manufacturing，ALM)和/或喷涂法生产高强度轻质金属工件，用于负荷优化的组件(特别是汽车制造中或航空航天应用中)、设备工程、医疗技术，或者作为用于结构组件的涂层材料。

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。对于重负荷结构/结构组件，这种类型的工艺技术提供了具有多功能个性化设计可能性的负荷优化的构件构造，例如，通过来自不同材料或“合金相关”材料的整体或整合的材料构造。根据制造方法，生成方法支持材料的最大利用以及构件的复杂性。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结构组件的定制制造。

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结构组件，所述结构组件进而是薄壁的且是根据合金而负荷优化的。而且少量的所需结构组件是非常重要的。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结构组件的更坚固的变体。标准材料主要用于ALM工艺。在钛合金的情况下，该材料特别地为Ti6Al4V，而在铝合金的情况下，该材料为AlSi10Mg。现在所需的强度值远大于400MPa，而且通常只能用锻造合金实现，然而，锻造合金不能或者仅仅用普通铸造方法难以铸造。

然而，为了能够根据结构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材料。

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构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：通过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：用该铝合金可以省掉复杂的构件整平并且还可以提高构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，特别是通过ALM工艺技术和/或喷涂法。

因此，本发明的一个目的是提供一种铝合金，特别是适于生产高强度轻质金属工件的铝合金。本发明的另一个目的是使得所述铝合金能够直接整合在部分或整体构件制造的生产过程中。本发明的又一个目的是通过所述铝合金避免复杂的热机械处理(例如轧制、挤压和锻造)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所述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所述铝合金而省掉复杂的构件整平并且还能够提高构件的重现性和经济效率。本发明的另一个目的是使所述铝合金适于生产高强度轻质金属工件，特别是通过ALM工艺技术和/或喷涂法。

这些目的通过权利要求中所限定的主题内容来实现。有利的实施方案是从属权利要求的主题。

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4.0重量％至10.0重量％的锌(Zn)，

相对于所述合金的总重量为1.0重量％至3.5重量％的镁(Mg)，

相对于所述合金的总重量为0重量％至0.5重量％的选自锆(Zr)、铪(Hf)、钼(Mo)、铽(Tb)、铌(Nb)、钆(Gd)、铒(Er)和钒(V)的至少一种元素，

相对于所述合金的总重量为0重量％至<2.5重量％的铜(Cu)，

相对于所述合金的总重量为0重量％至<0.4重量％的硅(Si)，

相对于所述合金的总重量为0重量％至<0.5重量％的铁(Fe)，

相对于所述合金的总重量为0重量％至0.5重量％的锰(Mn)，

相对于所述合金的总重量为0重量％至0.3重量％的铬(Cr)，

相对于所述合金的总重量为0重量％至0.2重量％的钛(Ti)，

相对于所述合金的总重量为0重量％至1.25重量％的钪(Sc)，

剩余部分为铝和另外的杂质，所述另外的杂质各自相对于所述合金的总重量为至多0.1重量％，并且总体相对于所述合金的总重量为至多0.5重量％。