[发明专利]用于粉末床熔合增材制造工艺的铝合金粉末

权利要求书

1.一种制造三维铝合金部件的方法，所述方法包括：

（a）提供铝合金粉末进料，所述铝合金粉末进料的每个颗粒按重量计包括：

15-22％的硅，

2-5.1％的铜，

0.6-0.8％的镁

大于0％的铁且小于9％的铁，以及

大于0％的锰且小于5％的锰；

（b）在基体上分布所述粉末进料的层；

（c）用高能激光或电子束扫描所述粉末进料的所述层的选定区域，以在其中形成熔化铝合金材料池，所述粉末进料的所述层的所述选定区域对应于正在形成的铝合金部件的横截面；

（d）终止所述激光或电子束以使所述熔化铝合金材料池冷却并凝固成为熔合铝合金材料固体层，其中，在所述激光或电子束终止后，所述熔化铝合金材料池以每秒10⁴开尔文至每秒10⁶开尔文范围内的速率冷却；以及

（e）依次重复步骤（b）至（d）以形成由多个熔合铝合金材料固体层构成的铝合金部件，

其中，在所述熔化铝合金材料池凝固期间，在形成固相铝枝晶之前于液相铝溶液中形成固相颗粒，其中所述固相颗粒包括硅颗粒和含铁金属间化合物颗粒，

其中所述固相颗粒用作随后形成所述固相铝枝晶的核，

其中，所述固相颗粒在所述液相铝溶液中形成之后，所述固相铝枝晶在所述固相颗粒上成核并沿多个方向生长，并且

其中，所述铝合金部件中的每个所述熔合铝合金材料固体层包括连续铝基质相，所述连续铝基质相呈现多晶结构并且主要包括多个等轴晶粒。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，在所述熔化铝合金材料池凝固期间，所述熔化铝合金材料从完全液相转变为多相体系，其中所述固相颗粒分散在整个所述液相铝溶液中。

3.根据权利要求1所述的方法，其中当相邻的铝枝晶彼此撞击并形成晶界时，所述固相铝枝晶的生长被阻止。

4.根据权利要求1所述的方法，其包括：

将所述铝合金部件在180℃至210℃范围内的温度下加热持续0.5小时至7小时，以在所述铝合金部件中的每个所述熔合铝合金材料固体层的所述铝基质相中形成至少一种含铜沉淀物相。

5.根据权利要求1所述的方法，其中所述铝合金粉末进料的每个颗粒按重量计还包括至少一种成核剂，并且

其中所述至少一种成核剂包括在低于530摄氏度的温度下在铝中的固体溶解度为按重量计小于0.5％的元素或化合物。

6.根据权利要求5所述的方法，其中所述至少一种成核剂包括Ti、B、Be、Co、Cr、Cs、Fe、Hf、Mn、Mo、Nb、Pb、S、Zr、Sb、Sc、Se、Sr、Ta、V或W中的至少一种元素或化合物。

7.根据权利要求6所述的方法，其中所述铝合金粉末进料的每个颗粒按重量计包括大于0％B且小于5％B、大于或等于0.7％Be且小于5％Be、大于或等于0.9％Co且小于5％Co、大于或等于0.3％Cr和小于5％Cr、大于0％Cs且小于5％Cs、大于或等于1.7％Fe且小于5％Fe、大于或等于0.4％Hf且小于5％Hf、大于或等于1.8％Mn且小于5％Mn、大于0％Mo且小于5％Mo、大于0％Nb且小于5％Nb、大于或等于1.4％Pb且小于5％Pb、大于0％S且小于5％S、大于或等于0.9％Sb且小于5％Sb、大于或等于0.4％Sc且小于5％Sc、大于0％Se且小于5％Se、大于或等于0.5％Sr且小于5％Sr、大于0％Ta且小于5％Ta、大于或等于0.12％Ti且小于5％Ti、大于0％V且小于5％V、大于0％W且小于5％W、或大于0％Zr且小于5％Zr中的至少一种。