[发明专利]使用增材制造产生纳米晶制品的方法

说明书

本文所述实施方案总体上涉及使用增材制造使用纳米晶金属合金颗粒或粉末来产生纳米晶和/或微晶金属合金制品的方法和系统。在一些实施方案中，用于产生制品的制造方法包括设置多个纳米晶颗粒和将颗粒选择性结合在一起以形成制品。在一些实施方案中，可烧结纳米晶颗粒以使颗粒结合在一起。在一些实施方案中，可在基材上设置多个纳米晶颗粒并烧结以形成制品。基材可为已结合颗粒的在先层或基底。在一些实施方案中，可在基材上设置纳米晶颗粒基本上相同的时间将纳米晶颗粒选择性结合在一起(例如烧结)。

相关申请的交叉引用

本申请要求2016年3月3日提交的美国临时申请号62/303,288的优先权和权益，其公开内容在此通过引用以其全文并入。

背景

作为重要的、迅速出现的制造技术，增材制造有改革全球零件制造和物流领域的潜力。例如，增材制造能够实现分布制造和零件按需制备同时提供降低成本、能量消耗和碳足迹的潜力。

总结

本文所述实施方案总体上涉及使用增材制造的使用纳米晶金属合金颗粒或粉末来产生纳米晶和/或微晶金属合金制品的方法和系统。在一些实施方案中，用于产生制品的制造方法包括设置多个纳米晶颗粒和将颗粒选择性结合在一起以形成制品。在一些实施方案中，可烧结纳米晶颗粒以使颗粒结合在一起。在一些实施方案中，可在基材上设置多个纳米晶颗粒并烧结以形成制品。基材可为已结合颗粒的在先层(prior layer)或基底。在一些实施方案中，可在基材上设置纳米晶颗粒基本上相同的时间将纳米晶颗粒选择性结合在一起(例如烧结)。

附图简要描述

图1显示根据实施方案使用增材制造产生包含纳米晶合金颗粒的生坯的示意框图。

图2显示根据实施方案使用增材制造产生纳米晶(和/或微晶)合金制品的工艺流程图。

图3显示根据实施方案使用增材制造产生纳米晶(和/或微晶)合金制品的工艺流程图。

详细描述

本文所述实施方案总体上涉及使用增材制造使用纳米晶金属合金颗粒(本文也称作粉末)来产生金属合金制品的方法和系统。在一些实施方案中，用于产生制品的制造方法包括设置多个纳米晶颗粒和将颗粒选择性结合在一起以形成制品。在一些实施方案中，可烧结纳米晶颗粒以使颗粒结合在一起。在一些实施方案中，可在基材上设置多个纳米晶颗粒并烧结以形成制品。基材可为已结合颗粒的在先层或基底。在一些实施方案中，可在基材上设置纳米晶颗粒基本上相同的时间将纳米晶颗粒选择性结合在一起(例如烧结)。

在一些实施方案中，产生制品的制造方法包括设置多个纳米晶颗粒并将颗粒选择性结合在一起(例如通过增材制造或3D打印工艺)以形成生坯。然后可在烧结温度下烧结生坯以形成单片合金制品。在一些实施方案中，可一起进行设置多个纳米晶颗粒和烧结以形成单片合金制品。

在一些实施方案中，产生块体纳米晶和/或微晶制品的方法和系统包括组合多个纳米晶颗粒和粘合剂以产生中间材料。然后将中间材料选择性结合在一起(例如通过增材制造)以形成生坯。然后可在烧结温度下烧结生坯以形成单片微晶或纳米晶合金制品。在一些实施方案中，在产生生坯时没有使用粘合剂。在一些实施方案中，在设置或沉积颗粒时烧结颗粒，并且没有形成中间生坯。

在一些实施方案中，方法包括使用挥发温度小于烧结温度的粘合剂。在一些实施方案中，粘合剂是蜡、聚合物和金属中的至少一者。在一些实施方案中，粘合剂经配制以在烧结过程中基本上气化。在一些实施方案中，在产生生坯时没有使用粘合剂。在一些实施方案中，在设置或沉积颗粒时烧结颗粒，并且没有形成中间生坯。

如本文所述，增材制造(还被称作直接数字制造、自由形式制作、3D打印等)是转变原型和设计的工艺。随着增材制造技术继续演变，有可能改革定制化制造和产品发展工艺。材料科学、合成工艺和与实现这些性能提升有关的商业考虑可引起研究和发展可完全开发的增材制造技术的模式转变。