[发明专利]用于制造近净形状制品的方法和组合物

说明书

提供了用于制造近净形状制品的方法和组合物。所述方法包括使用增材制造技术沉积第一材料以形成近净形状制品，如工具。所述第一材料具有低碳含量又具有足够的硬度，这样使得所述制品可用于各种工具加工应用中。

相关申请的交叉引用

本申请要求于2017年11月29日提交的美国临时专利申请号62/592,045的优先权和权益，将所述申请的全部披露内容通过援引全部并入本文。

技术领域

总发明构思涉及用于制造近净形状(near net shape)制品的方法和组合物。更具体地，总发明构思涉及用于使用低碳含量合金材料制造近净形状制品的增材制造方法，所述低碳含量合金材料具有用于各种应用的足够的硬度。

背景技术

增材制造已被用于制造各种技术领域的功能金属部件，包括汽车，航空航天和医疗设备，仅举几例。与常规的制造工艺不同，金属增材制造技术通过基于数字模型(例如，CAD模型)添加金属薄层而允许复杂的几何形状和功能部件制造，而无需昂贵的工具和组件。

由于增材地沉积的工具钢材料的硬脆性，使用工具钢通过增材制造技术制造工具非常困难。实际上，工具钢典型地具有0.5wt％至1.5wt％的碳含量以生产具有给定工具应用所需硬度的工具。然而，此类工具钢的碳含量也是导致增材地沉积的材料的脆性的主要因素。

因此，仍然需要增材制造方法和组合物，其产生对于各种工具应用表现出良好的硬度和韧性的工具。

发明内容

总发明构思涉及用于制造近净形状制品(如工具)的方法和组合物。为了说明总发明构思的各个方面，披露了该方法和组合物的几个示例性实施例。

在本披露的一个方面，提供了一种制造近净形状制品的方法。所述方法包括使用增材制造技术沉积第一材料以形成近净形状制品。所述第一材料包含至少8wt％的Cr以及小于或等于0.15wt％的C。所述第一材料通过增材制造技术以至少112cm³/hr的速率沉积。沉积原样的第一材料具有25HRC至50HRC的硬度(洛氏C标度)。

在本披露的另一个方面，提供了一种制造近净形状制品的方法。所述方法包括使用增材制造技术沉积第一材料以形成近净形状制品。所述第一材料包含11wt％至14wt％Cr以及0.02wt％至0.15wt％C。所述第一材料通过增材制造技术以112cm³/hr至570cm³/hr的速率沉积。沉积原样的第一材料具有25HRC至50HRC的硬度(洛氏C标度)。

从以下具体实施方式，总发明构思的其他方面、优点和特征对于本领域技术人员将变得清晰。

具体实施方式

虽然这些总发明构思容易以许多不同的形式实施，但在本文将详细描述其特定实施例，应理解的是本披露应被认为是对这些总发明构思原理的示例。相应地，这些总体发明概念不旨在局限于在此展示的这些特定实施例。

本说明书披露了用于制造近净形状制品的示例性方法和组合物。本披露的示例性方法和组合物利用增材制造技术，该技术采用第一材料制造近净形状制品(例如，工具)，这些制品具有良好的硬度同时具有低碳含量(例如，≤0.15wt％C)。所述第一材料的低碳含量使得所述第一材料非常适合通过增材制造技术进行沉积。然而，为了获得类似于用常规工具钢(典型地具有更高的碳含量(例如，0.5wt％至1.5wt％C))制造的制品的硬度，合金元素(包括但不限于Mn、Cr、Mo、Ni、Si和B)用于为第一材料提供所需的碳当量以获得类似于常规工具钢的硬度特性。

碳当量(CEN)通过在给定的标称碳含量下添加合金元素代替碳来提供在沉积原样材料中可获得的可硬化性的量度。本披露中描述的CEN值源自以下式：