[发明专利]用于增材制造的金属粉末原料、及其生产系统和方法

说明书

本发明公开了用于生产用于增材制造的金属粉末原料的系统和方法。在一个实施例中，方法包括从增材制造系统的第一粉末供应器进行第一原料的第一聚集，从增材制造系统的第二粉末供应器进行第二原料的第二聚集，其中所述第一原料和所述第二原料中的至少一种在其中包括金属颗粒，将所述第一原料和第二原料组合，从而生产金属粉末掺混料，并且将金属粉末掺混料提供到增材制造系统的构建空间。

背景技术

增材制造被定义为“从3D模型数据连接材料以制备物体的过程，通常是逐层的，与减材制造方法相反”。名称为“Standard Terminology for Additively ManufacturingTechnologies”的ASTM F2792-12a。粉末可用于一些增材制造技术，例如粘结剂喷射、粉末床熔融或定向能量沉积中，以生产增材制造的零件。金属粉末有时用于生产基于金属的增材制造的零件。

附图说明

图1a是使用粘合剂头部的粉末床增材制造系统的一个实施例的示意图。

图1b是使用激光器的粉末床增材制造系统的另一个实施例的示意图。

图1c是使用多个粉末进料供应器和激光器的粉末床增材制造系统的另一个实施例的示意图。

图2是使用多个粉末进料供应器以生产定制金属粉末掺混料的粉末床增材制造系统的另一个实施例的示意图。

图3a-3f是增材制造产品的示意性横截面视图，所述增材制造产品具有第一区域(400)和不同于第一区域的第二区域(500)，其中所述第一区域经由第一金属粉末产生，并且第二区域经由不同于第一金属粉末的第二金属粉末产生。

图4是具有大致均匀的微观结构的增材制造产品(1000)的示意性横截面视图。

图5a-5d是增材制造产品的示意性横截面视图，所述增材制造产品由单一金属粉末生产，并且具有金属或金属合金的第一区域(1700)和不同相的第二区域(1800)，其中图5b-5d相对于图5a中所示的原始增材制造产品是变形的。

具体实施方式

广泛地说，本公开内容涉及用于增材制造中的定制的金属粉末原料、及其生产系统和方法。在一个方面，金属粉末原料可包括至少第一体积的第一颗粒类型(“第一颗粒”)和第二体积的第二颗粒类型(“第二颗粒”)。定制的金属粉末原料可包括另外类型和体积的颗粒(第三体积、第四体积等)。第一颗粒和第二颗粒中的至少一种包含其中具有至少一种金属的金属颗粒。在一个实施例中，第一颗粒和第二颗粒两者均包含金属颗粒，并且颗粒的金属相对于每个体积的颗粒可为相同或不同的。如下文节段B中进一步详细描述的，定制的金属粉末原料可在适当的增材制造器械中原位生产。

A.金属粉末原料

如本文使用的，“金属粉末”意指包含多种金属颗粒，任选地具有一些非金属颗粒的材料，如下文所述。金属粉末的金属颗粒可具有预先选择的物理性质和/或预先选择的组成，从而促进定制的增材制造产品的生产。金属粉末可用于金属粉末床中，以经由增材制造生产定制产品。类似地，金属粉末的任何非金属颗粒可具有预先选择的物理性质和/或预先选择的组成，从而促进通过增材制造的定制的增材制造产品的生产。非金属粉末可用于金属粉末床中，以经由增材制造生产定制产品。

如本文使用的，“金属颗粒”意指包含至少一种金属的颗粒。金属颗粒可为单金属颗粒、多金属颗粒和金属-非金属(M-NM)颗粒，如下文所述。作为一个例子，金属颗粒可经由气体雾化而产生。

如本文使用的，“颗粒”意指具有适用于粉末床的粉末中的尺寸(例如，5微米至100微米的尺寸)的微小物质碎片。颗粒可例如经由气体雾化而产生。

为了本专利申请的目的，“金属”是下述元素之一：铝(Al)、硅(Si)、锂(Li)、碱土金属的任何有用元素、过渡金属的任何有用元素、后过渡金属的任何有用元素、以及稀土元素的任何有用元素。