[发明专利]高压合金铸造方法和设备

说明书

本发明公开了一种用于形成多组分金属合金铸锭或产品的设备和方法，其中粒状金属给料在高压惰性环境下被引入到旋转压板上或所述旋转压板上的先前沉积层上。当所述粒状给料沉积在所述压板上时，所述压板发生旋转，使得其上具有所述给料的所述压板的区段穿过能量发生器场，诸如熔化激光束或涡电流感应熔化场。当所述区段穿过时，所述区段被熔化以形成弧形熔体区段。然后所述熔体从所述能量束下旋转出并冷却为所需合金的固态，此时引入下一连续给料区段，并且重复所述方法直到形成层。然后可将所述压板分度到低处，并且以相同方式形成新的一层。

发明内容

本公开描述了一种用于形成多组分金属合金产品或铸锭的新型设备和方法，其中金属给料(诸如粒状金属给料)在高压惰性环境下被引入到旋转压板上或旋转压板上的先前沉积层上。当给料沉积在压板上时，压板发生旋转，使得其上具有给料的压板的区段穿过能量束或场，诸如熔化激光束或涡电流感应加热场。当该区段穿过时，该区段被熔化以形成弧形熔体区段。然后熔体从激光束或场下旋转出并冷却为所需合金的固态，此时下一连续给料区段被引入到压板中，进入该光束或场，熔化，然后冷却，直到形成凝固的所需合金的完整层。然后将压板分度到低处，并且以相同方式形成新的一层。

每个区段的熔化基本上为连续方法，其中压板连续旋转通过一个完全的360度旋转以形成所需合金的每一层。激光束或感应场优选地熔化所需合金的颗粒层区段以及紧接下面的前一层。另选地，在加压室内，可通过以下方式形成每一层：利用聚焦于静态或固定压板上的可移动熔化激光器阵列来提供压板与激光器阵列之间的相对旋转。

优选地将预定量的粒状组分混合物引入加压室的熔化部分中，使得该混合物均匀分布在圆形表面的区段内。然后使该区段穿过该表面上的激光扫描区域或涡电流感应场以使粒状混合物熔化为熔体。当该表面上的熔体移出激光扫描区域时，熔体凝固为所需合金。压力可在该室内保持在高水平，以抑制合金中的适用或所有组分元素的沸腾。

如本文所用，“多组分合金产品”等意指具有金属基体的产品，其中至少四种不同元素构成该基体，并且其中多组分产品包含5-35原子％的所述至少四种元素。在一个实施方案中，至少五种不同元素构成该基体，并且多组分产品包含5-35原子％的所述至少五种元素。在一个实施方案中，至少六种不同元素构成该基体，并且多组分产品包含5-35原子％的所述至少六种元素。在一个实施方案中，至少七种不同元素构成该基体，并且多组分产品包含5-35原子％的所述至少七种元素。在一个实施方案中，至少八种不同元素构成该基体，并且多组分产品包含5-35原子％的所述至少八种元素。如下所述，也可相对于多组分合金产品的基体使用添加剂。

附图说明

图1是根据本公开的示例性设备的示意图。

具体实施方式

图1中示出了根据本公开的一个示例性实施方案的用于由粒状金属给料形成多组分金属合金的设备。设备10包括压力室12，该压力室能够承受介于0psia与至少1015psia之间的室气压；给料供应源14，该给料供应源在室压力下连接到室10以供将粒状给料16沉积到室10内的可旋转压板18上；一个或多个能量束或电磁场源诸如熔化激光器20，其可操作以将激光能量聚焦于室10中的旋转压板18上，能量足以熔化沉积在旋转压板18上的层22中的粒状给料16；以及压板定位机构24，该压板定位机构可操作以围绕轴线旋转压板18并且沿轴向方向移动压板18。

应当注意，在图1中，示出了设备10，其中铸锭40已部分地形成在压板18上。当前正被熔化和冷却的层22被示出为在激光器20的正下方。在层22的形成期间，熔化激光器20实际上熔化形成层22的给料16以及压板18上先前形成的多组分合金铸锭40的紧接下面的层。这样，产生铸锭40的预先选择的组成结构。在一个实施方案中，预先选择的组成结构是均匀/均质的。在另一个实施方案中，预先选择的组成结构是非均质的。