[发明专利]使用铝金属芯丝增材制造的系统和方法

权利要求书

1.一种形成增材制造的铝部件的方法，包括：

在金属芯铝丝与所述增材制造的铝部件之间建立电弧，其中所述金属芯铝丝包括金属包鞘和布置在所述金属包鞘内的颗粒芯部；

使用所述电弧的热量熔化所述金属芯铝丝的一部分以形成熔化的液滴；

在惰性气体流下将所述熔化的液滴转移到所述增材制造的铝部件上；以及

在所述惰性气体流下固化所述熔化的液滴以形成所述增材制造的铝部件的沉积物；

其中所述颗粒芯包含铝金属基纳米复合物(Al-MMNC)，所述铝金属基纳米复合物包含铝金属基体和陶瓷纳米颗粒，并且

其中所述陶瓷纳米颗粒具有在10nm和250nm之间的平均粒度。

2.根据权利要求1所述的方法，包括经由增材制造系统的控制器向所述增材制造系统的机器人系统提供控制信号以相对于所述增材制造的铝部件定位所述增材制造系统的焊炬，其中所述焊炬接收所述金属芯铝丝和所述惰性气体流并朝着所述增材制造的铝部件供应所述金属芯铝丝和所述惰性气体流。

3.根据权利要求2所述的方法，包括经由所述控制器提供控制信号以启动所述增材制造系统的送丝系统以便以特定的送丝速度向所述增材制造系统的焊炬供给所述金属芯铝丝。

4.根据权利要求3所述的方法，包括经由所述控制器提供控制信号以启动所述增材制造系统的气体供应系统以便以特定的惰性气体流速向所述增材制造系统的焊炬供给所述惰性气体流。

5.根据权利要求4所述的方法，包括经由所述控制器提供控制信号以启动所述增材制造系统的电力系统以便提供电力从而以特定的电压和特定的电流在所述金属芯铝丝与所述增材制造的铝部件之间建立电弧。

6.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属包鞘是6xxx系列铝合金或1xxx系列铝合金。

7.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属芯铝丝的所述金属包鞘是包含挤出的铝合金管的无缝金属包鞘。

8.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属芯铝丝的所述金属包鞘的固相线比所述第一合金的固相线高至少5％。

9.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属芯铝丝的颗粒芯部包括第一合金，所述第一合金包含多种元素，并且其中所述第一合金具有比所述第一合金的多种元素的各个熔点中的每个熔点更低的固相线。

10.根据权利要求9所述的方法，其中所述第一合金是共晶合金或近共晶合金。

11.根据权利要求9所述的方法，其中所述金属芯铝丝的颗粒芯部包括作为共晶或近共晶合金的第二合金。

12.根据权利要求9所述的方法，其中所述金属芯铝丝的颗粒芯部包括额外合金，其中所述额外合金中的每种合金具有比所述第一合金的固相线更高的固相线，并且其中所述颗粒芯部包括大于所述第一合金的25％的重量。

13.根据权利要求1所述的方法，其中所述增材制造的铝部件本质上由沉积物组成。

14.根据权利要求1所述的方法，其中所述金属包鞘是4xxx系列铝合金或者5xxx系列铝合金。

15.根据权利要求1所述的方法，其中所述陶瓷纳米颗粒包括氧化铝(Al₂O₃)、碳化硼(B₄C)、碳纳米管(CNT)、石墨(Gr)、二氧化钛(TiO₂)、碳化硅(SiCp)、碳化钨(WC)、氮化硅(Si₃N₄)、氮化铝(AlN)、碳化钛(TiC)或二氧化硅(SiO₂)。