[发明专利]制造铝合金零件的方法

说明书

本发明涉及一种制造零件(20)的方法，该方法包括形成彼此叠置的连续的金属层(20₁…20_n)，每一层描绘出由一种数值模型定义的图案，每一层通过以下方式形成：沉积称为填充金属的金属(15，25)，对所述填充金属在大于大气压力0.5倍的压力下进行能量输入以熔化并构成所述层，所述方法的特征在于填充金属为2xxx系铝合金，所述2xxx系铝合金包含以下合金元素：‑Cu，其质量分数为3％至7％；‑Mg，其质量分数为0.1％至0.8％；‑选自以下的至少一种元素或至少两种元素或甚至至少三种元素：·Mn，其质量分数为0.1％至2％，优选至多1％且最优选至多0.8％；·Ti，其质量分数为0.01％至2％，优选至多1％且最优选至多0.3％；·V，其质量分数为0.05％至2％，优选至多1％且最优选至多0.3％；·Zr，其质量分数为0.05％至2％，优选至多1％且最优选至多0.3％；·Cr，其质量分数为0.05％至2％，优选至多1％且最优选至多0.3％；和‑任选地选自以下的至少一种元素或至少两种元素或甚至至少三种元素：·Ag，其质量分数为0.1％至0.8％；·Li，其质量分数为0.1％至2％，优选0.5％至1.5％；·Zn，其质量分数为0.1％至0.8％。

技术领域

本发明的技术领域为一种实施增材制造(fabrication additive)技术来制造铝合金零件的方法。

背景技术

自20世纪80年代以来，增材制造技术得到发展。与旨在移除材料的机械加工技术不同，这些技术包括通过添加材料来形成零件。增材制造以前局限于原型设计(prototypage)，目前可用于制造一系列工业产品，包括金属零件。

根据法国标准XP E67-001，术语“增材制造”被定义为“可通过添加材料来逐层由数字对象制造物理对象的一组方法”。标准ASTM F2792(2012年1月)也定义了增材制造。不同的增材制造方法在标准ISO/ASTM 17296-1中也有定义和记载。使用增材制造来制备具有低孔隙率的铝零件记载于专利文件WO2015/006447中。通常通过施加所谓的填充材料，然后使用激光束、电子束、等离子炬或电弧型的能量源来熔化或烧结填充材料来进行连续层的施加。无论应用何种增材制造方法，每次增加的层的厚度等于约几十或几百微米。

其他出版物记载了使用粉末或丝材形式的铝合金作为填充材料。Gu J.的出版物“Wire-Arc Additive Manufacturing of Aluminium”Proc.25th Int.Solid FreeformFabrication Symp.,2014年8月,University of Texas,451-458记载了一种称为WAAM(“Wire+Arc Additive Manufacturing(丝材+电弧增材制造)”的首字母缩写)的增材制造方法的应用实例，所述实例使用铝合金制备用于航空领域的低孔隙率零件。WAAM方法基于电弧焊。其包括在一层之上依次堆叠不同的层，每一层对应于由丝材形成的焊缝。该方法可获得最高达3kg/h的相对大累积重量的沉积材料。当使用铝合金进行该方法时，铝合金通常为2319型合金。Fixter出版物“Preliminary Investigation into the Suitability of2xxx Alloys for Wire-Arc Additive Manufacturing”研究了使用WAAM方法由多种铝合金制造的零件的机械性能。更特别地，在铜含量保持为以质量计4％至6％的情况下，作者改变了镁含量并在WAAM方法中数字模拟了2xxx合金的热开裂敏感性(经常被称为“hotcracking susceptibility”)。作者得出结论，最佳镁含量为1.5％，并且铝合金2024是特别适合的。作者不推荐在增材制造方法中使用2139型铝合金。