[发明专利]由涂覆有金属材料的颗粒材料生产物件的方法及其制品

说明书

本发明提供了由涂覆有金属材料的颗粒材料生产物件的方法及其制品。在一些方面中，所述方法包括选择性加热组合物的初始层，所述组合物包含涂覆有金属材料的颗粒材料的元件。所述方法还包括选择性加热设置与所述初始层接触的所述组合物的附加层，将每个相应的层选择性加热至阈值温度促使了颗粒材料的元件和与之相关的金属材料涂层之间的放热反应以形成所述相应的层的熔融部分，其中所述相应的层的熔融部分中的湍动破坏了熔融颗粒材料的氧化并且一旦将其冷却至低于阈值温度，则促进所述相应的层的熔融部分中的金属间化合物的形成，并且其中所述相应的层的部分合并以形成所述物件。

技术领域

本发明涉及由涂覆有金属材料的颗粒材料生产物件的方法及其制品。

背景技术

在航空航天工业中，通过增材制造制备铝和/或铝合金物件(例如，组件、部件等)是未开发的市场。这是由于与通过增材制造制备铝和/或铝合金组件有关的冶金问题所造成的。例如，在选择性激光熔融(SLM)工艺中，通过包括激光的高反射率、高导热率以及原材料中铝非常强的氧化趋势在内的因素抑制颗粒铝原材料的适当熔合。因此，SLM-生产的铝和/或铝合金物件通常不能与现有基准，如传统机械加工的铝和/或铝合金竞争。

为了促进颗粒原材料的适当熔合，已尝试了多种不同的方法。这些方法包括生产机械的改变、颗粒原材料合金与接近于低熔点铝硅合金低共熔体的组合物的使用等。尽管这些方法中的一些能够减轻抑制颗粒原材料适当熔合的一个或多个因素(例如，高激光反射率和高导热率)，但是这些方法通常不能有效解决氧化物的形成，而氧化物通常被称为铝原材料适当熔合的主要抑制剂。

即使在小心控制的气氛中，铝的氧化生产了“氧化物层”，其往往会抑制颗粒原材料的融合。在固化显微结构中，氧化物层的影响表现为氧化物颗粒具有不利的大尺寸和体积分数并且那些氧化物颗粒在物件的构筑层之间形成。从SLM制备的物件的金属断面成象表明这些物件显示出劣于传统机械加工的铝和/或铝合金的质量和性能。

发明内容

公开了从涂覆有金属材料的颗粒材料生产物件的方法。在一些方面中，方法包括选择性加热包含涂覆有金属材料的颗粒材料的元件的组合物的初始层至阈值温度。将设置为与初始层接触的组合物的附加层选择性加热至阈值温度，将每个相应的层选择性加热至阈值温度促使了颗粒材料的元件和与之相关的金属材料涂层之间的放热反应以形成相应的层的熔融部分，其中相应的层的熔融部分中的湍动破坏熔融颗粒材料的氧化，并且当将其冷却至低于阈值温度时，促进了相应的层的熔融部分中的金属间化合物形成，并且其中部分相应的层合并以形成物件。

在其它方面，制品包含含有涂覆有金属材料的颗粒材料的元件的一个或多个层的组合物，颗粒材料的元件的一个或多个层中的每一个选择性加热至阈值温度以促使颗粒材料的元件和与之相关的金属材料涂层之间的相应的层内的放热反应并形成一个或多个相应的层的熔融部分，其中一个或多个相应的层的熔融部分中的湍动破坏了熔融颗粒材料的氧化，并且当将其冷却至低于阈值温度时，促进一个或多个相应的层的熔融部分中的金属间化合物形成。

在其它方面，生产物件的方法包括将包含涂覆有金属材料的颗粒材料的元件的组合物层选择性加热至阈值温度，以促使颗粒材料的元件和与之相关的金属材料涂层之间的放热反应并形成层的熔融部分，其中层的熔融部分中的湍动破坏了熔融颗粒材料的氧化并且在将其冷却至低于阈值温度时，促进层的熔融部分中的金属间化合物形成。

可以在多个实施例/方面中独立地实现本文所讨论的方面、功能和优势，或者可以在其它实施例/方面中组合，参考以下说明和附图可以看出它们进一步的详细信息。

附图说明

因此，已经总体描述了本公开，现将参考附图，这些附图不必需按比例描绘并且其中：

图1是示出了根据本文所提供的本公开的示例性方面的包含涂覆有金属材料的颗粒材料的元件的组合物的层的示意图。