KR20240014505A - 예열을 이용하여 적층 가공을 구현하는 알루미늄 합금부 제조 방법 - Google Patents
예열을 이용하여 적층 가공을 구현하는 알루미늄 합금부 제조 방법 Download PDFInfo
- Publication number
- KR20240014505A KR20240014505A KR1020237045059A KR20237045059A KR20240014505A KR 20240014505 A KR20240014505 A KR 20240014505A KR 1020237045059 A KR1020237045059 A KR 1020237045059A KR 20237045059 A KR20237045059 A KR 20237045059A KR 20240014505 A KR20240014505 A KR 20240014505A
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- less
- mass fraction
- optionally
- manufacturing
- total
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 109
- 229910000838 Al alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 31
- 239000000654 additive Substances 0.000 title description 27
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 title description 27
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims abstract description 65
- 239000000843 powder Substances 0.000 claims abstract description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 33
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims abstract description 13
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims abstract description 13
- 238000010791 quenching Methods 0.000 claims abstract description 5
- 230000000171 quenching effect Effects 0.000 claims abstract description 5
- 238000002844 melting Methods 0.000 claims description 21
- 230000008018 melting Effects 0.000 claims description 21
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 11
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims description 11
- 229910052684 Cerium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 8
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims description 8
- 229910001122 Mischmetal Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052775 Thulium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 238000005275 alloying Methods 0.000 claims description 7
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052748 manganese Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052698 phosphorus Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052691 Erbium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052750 molybdenum Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052765 Lutetium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 abstract description 8
- 238000007711 solidification Methods 0.000 abstract description 3
- 230000008023 solidification Effects 0.000 abstract description 3
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 21
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 15
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 15
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 13
- 238000000889 atomisation Methods 0.000 description 11
- 239000000463 material Substances 0.000 description 10
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 description 10
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 8
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 7
- 239000002270 dispersing agent Substances 0.000 description 7
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 7
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 7
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 6
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 5
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 230000001154 acute effect Effects 0.000 description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 4
- AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N alumane Chemical group [AlH3] AZDRQVAHHNSJOQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 3
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 3
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 3
- 230000006698 induction Effects 0.000 description 3
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 3
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052729 chemical element Inorganic materials 0.000 description 2
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 2
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- 238000005563 spheronization Methods 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910016343 Al2Cu Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003570 air Substances 0.000 description 1
- 238000000149 argon plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005219 brazing Methods 0.000 description 1
- 238000005266 casting Methods 0.000 description 1
- 238000009690 centrifugal atomisation Methods 0.000 description 1
- GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N cerium Chemical compound [Ce] GWXLDORMOJMVQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007596 consolidation process Methods 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 description 1
- 230000001627 detrimental effect Effects 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000010891 electric arc Methods 0.000 description 1
- 238000005868 electrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035784 germination Effects 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001513 hot isostatic pressing Methods 0.000 description 1
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 1
- 230000003993 interaction Effects 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 description 1
- FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N lanthanum atom Chemical compound [La] FZLIPJUXYLNCLC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000004372 laser cladding Methods 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 1
- QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N neodymium atom Chemical compound [Nd] QEFYFXOXNSNQGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000918 plasma mass spectrometry Methods 0.000 description 1
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 1
- 230000001737 promoting effect Effects 0.000 description 1
- 238000001812 pycnometry Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 description 1
- 229910052706 scandium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004626 scanning electron microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000000110 selective laser sintering Methods 0.000 description 1
- 238000007493 shaping process Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002490 spark plasma sintering Methods 0.000 description 1
- 239000007921 spray Substances 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000004381 surface treatment Methods 0.000 description 1
- 238000005496 tempering Methods 0.000 description 1
- 230000008646 thermal stress Effects 0.000 description 1
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/10—Auxiliary heating means
- B22F12/13—Auxiliary heating means to preheat the material
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/20—Direct sintering or melting
- B22F10/28—Powder bed fusion, e.g. selective laser melting [SLM] or electron beam melting [EBM]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/30—Process control
- B22F10/36—Process control of energy beam parameters
- B22F10/362—Process control of energy beam parameters for preheating
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F10/00—Additive manufacturing of workpieces or articles from metallic powder
- B22F10/60—Treatment of workpieces or articles after build-up
- B22F10/64—Treatment of workpieces or articles after build-up by thermal means
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F12/00—Apparatus or devices specially adapted for additive manufacturing; Auxiliary means for additive manufacturing; Combinations of additive manufacturing apparatus or devices with other processing apparatus or devices
- B22F12/10—Auxiliary heating means
- B22F12/17—Auxiliary heating means to heat the build chamber or platform
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y80/00—Products made by additive manufacturing
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C1/00—Making non-ferrous alloys
- C22C1/04—Making non-ferrous alloys by powder metallurgy
- C22C1/0408—Light metal alloys
- C22C1/0416—Aluminium-based alloys
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22C—ALLOYS
- C22C21/00—Alloys based on aluminium
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C22—METALLURGY; FERROUS OR NON-FERROUS ALLOYS; TREATMENT OF ALLOYS OR NON-FERROUS METALS
- C22F—CHANGING THE PHYSICAL STRUCTURE OF NON-FERROUS METALS AND NON-FERROUS ALLOYS
- C22F1/00—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working
- C22F1/04—Changing the physical structure of non-ferrous metals or alloys by heat treatment or by hot or cold working of aluminium or alloys based thereon
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/05—Metallic powder characterised by the size or surface area of the particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F1/00—Metallic powder; Treatment of metallic powder, e.g. to facilitate working or to improve properties
- B22F1/06—Metallic powder characterised by the shape of the particles
- B22F1/065—Spherical particles
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2301/00—Metallic composition of the powder or its coating
- B22F2301/05—Light metals
- B22F2301/052—Aluminium
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B22—CASTING; POWDER METALLURGY
- B22F—WORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
- B22F2999/00—Aspects linked to processes or compositions used in powder metallurgy
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y10/00—Processes of additive manufacturing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
- B33Y40/10—Pre-treatment
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y40/00—Auxiliary operations or equipment, e.g. for material handling
- B33Y40/20—Post-treatment, e.g. curing, coating or polishing
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B33—ADDITIVE MANUFACTURING TECHNOLOGY
- B33Y—ADDITIVE MANUFACTURING, i.e. MANUFACTURING OF THREE-DIMENSIONAL [3-D] OBJECTS BY ADDITIVE DEPOSITION, ADDITIVE AGGLOMERATION OR ADDITIVE LAYERING, e.g. BY 3-D PRINTING, STEREOLITHOGRAPHY OR SELECTIVE LASER SINTERING
- B33Y70/00—Materials specially adapted for additive manufacturing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P10/00—Technologies related to metal processing
- Y02P10/25—Process efficiency
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Plasma & Fusion (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Automation & Control Theory (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Contacts (AREA)
Abstract
서로 적층된 연속적인 금속층(201, …, 20n)을 형성하는 부품(20) 제조 방법이며, 각각의 층은 알루미늄 합금(15)을 성막하는 것에 의해 형성되며, 알루미늄 합금은 용융되도록 에너지 입력을 받고 고화 시에 상기 층을 형성하는 것인 부품 제조 방법에 있어서,
- 부품 제조 중에, 각각의 층을 형성하기 전에 알루미늄 합금 분말은 25 ℃ 이상 160 ℃ 미만 또는 300 ℃ 내지 500 ℃로 이루어진 온도로 유지되며,
- 상기 부품 제조 방법은 부품에 300 ℃ 내지 400 ℃로 이루어진 온도의 제조후 열처리를 적용하는 단계를 포함하고,
- 제조후 열처리는 온도 증가로 시작하며, 이 증가는 분당 5 ℃보다 높은 온도 상승률로 수행되고,
- 상기 방법은 켄칭이 후속하는 용체화 열처리를 포함하지 않는 것이다.
- 부품 제조 중에, 각각의 층을 형성하기 전에 알루미늄 합금 분말은 25 ℃ 이상 160 ℃ 미만 또는 300 ℃ 내지 500 ℃로 이루어진 온도로 유지되며,
- 상기 부품 제조 방법은 부품에 300 ℃ 내지 400 ℃로 이루어진 온도의 제조후 열처리를 적용하는 단계를 포함하고,
- 제조후 열처리는 온도 증가로 시작하며, 이 증가는 분당 5 ℃보다 높은 온도 상승률로 수행되고,
- 상기 방법은 켄칭이 후속하는 용체화 열처리를 포함하지 않는 것이다.
Description
본 발명의 기술분야는 적층 가공 기술을 구현하는, 알루미늄 합금으로 형성된 부품의 제조 방법이다.
80년대부터, 재료를 제거하는 것을 목표로 하는 가공 기술과는 대조적으로 재료를 추가하여 부품을 성형하는 것으로 구성된 적층 가공 기술이 개발되었다. 이전에는 프로토타이핑으로 제한되었지만, 이제 적층 가공은 금속부를 포함한 대량 생산의 산업 제품을 제조하도록 운용된다.
“적층 가공”이라는 용어는 프랑스 표준 XP E67-001에 따라 “재료의 추가에 의해, 디지털 객체에 기초하여 물리적 객체를 제조하는 것을 가능하게 하는 프로세스 세트”로 정의된다. 표준 ASTM F2792-10도 또한 적층 가공을 정의한다. 다른 적층 가공 접근법도 또한 표준 ISO/ASTM 17296-1에서 정의되고 설명되어 있다. 낮은 다공도를 갖는 알루미늄부를 제조하기 위한 적층 가공에 대한 의지가 문서 WO2015006447에서 설명되었다. 일반적으로, 연속적인 층들의 성막은 소위 필러 재료를 성막한 다음, 레이저 빔, 전자 빔, 플라즈마 토치 또는 전기 아크와 같은 에너지 소스를 이용한 필러 재료의 용융 또는 소결에 의해 수행된다. 적용되는 적층 가공 접근법에 관계 없이, 각각의 추가된 층의 두께는 수십 미크론 또는 수백 미크론의 범위 내이다.
다른 적층 가공 방법이 이용될 수 있다. 예컨대, 제한 없이, 분말의 형태의 필러 재료의 용융 또는 소결에 대해 언급할 수 있다. 이것은 레이저 용융 또는 소결로 이루어질 수 있다. 특허 출원 US20170016096은 전자 빔 또는 레이저 빔 유형의 에너지 빔에 분말을 노출시킴으로써 획득된 국소 용융에 의해 부품을 제조하는 방법이 설명되어 있으며, 이 방법은 약어 SLM에 의해서도 또한 지칭되며, 이는 "선택적 레이저 용융(Selective Laser Melting)"을 의미하거나, LPBF, 즉 "레이저 파우더 베드 융합(Laser Powder Bed Fusion)"을 의미하거나, "전기 빔 용융(Electro Beam Melting)"을 의미하는 EBM을 포함할 수 있다. 각각의 층을 형성하기 위한, 상기한 방법의 구현 중에, 얇은 파우더층이, 예컨대 트레이 형태의 지지체 상에 배치된다. 이에 따라, 분말은 분말 베드를 형성한다. 에너지 빔이 파우더를 스위핑한다. 스위핑은 미리 정해진 디지털 패턴에 따라 수행된다. 스위핑은 파우더의 용융/고화에 의한 층의 형성을 가능하게 한다. 층의 형성에 후속하여, 후자는 새로운 두께의 분말로 커버된다. 서로 적층된 연속적인 층들을 형성하는 프로세스는 최종 부품을 얻을 때까지 반복된다.
적층 가공에 의해 얻어진 알루미늄 부품의 기계적 특성은 필러 재료 형성 합금, 보다 구체적으로는 적층 가공의 구현에 후속하여 적용되는 열처리뿐만 아니라 그 조성에도 또한 좌우된다. 예컨대, Mn 및/또는 Ni 및/또는 Zr 및/또는 Cu와 같은 원소의 첨가는 적층 가공에 기인하는 부품의 기계적 특성을 개선할 수 있다는 것이 입증되었다.
일반적으로, LPBF 타입 프로세스의 구현 중에, 레이저 빔에 노출된 파우더 베드는 200 ℃ 범위의 온도가 된다.
Buchbinder Damien 등에 의한 출판물, “선택적 레이저 용융을 이용하여 알루미늄 구성요소의 제조 동안 예열함으로써 왜곡을 감소시키는 것에 대한 조사”, Journal of laser applications(26.1)(2014년)에 의한 출판은 LPBF 타입 프로세스에 의해 제조된 부품에 영향을 미칠 가능성이 있는 왜곡에 대해 보고한다. 이러한 왜곡은 부품에서 유지되는 잔류 응력으로 인한 것이다. 전술한 출판물은 알루미늄 합금 분말을 150 ℃를 초과하는 온도로 예열함으로써, 예열 없이 구현되는 프로세스와 비교하여 왜곡이 감소될 수 있음을 나타낸다. 이 출판물은 분말을 예열하기 위한 최적의 온도가 250 ℃인 것으로 결론짓는다.
LPBF 타입 적층 가공 프로세스의 구현을 가능하게 하는 대부분의 디바이스는 200 ℃의 범위의 온도까지 분말을 예열할 수 있게 한다.
본 발명자들은 예열 온도가 알루미늄 합금에 기초한, 적층 가공에 의해 제조된 부품의 균열 저항 특성에 영향을 미친다는 것을 알아냈다. 예열 온도를 선택하고, 적절한 제조후 열처리를 구현함으로써, 균열 저항이 상당히 개선될 수 있다. 이것이 이후에 설명되는 본 발명의 목적이다.
본 발명의 제1 목적은 서로 적층된 연속적인 금속층을 형성하는 단계를 포함하는 부품 제조 방법으로서, 각각의 층은 디지털 모델로부터 규정된 패턴을 따르고, 각각의 층은, 고화가 후속하는 분말의 용융이 야기되도록 알루미늄 합금 분말을 광빔 또는 하전 입자빔에 노출시키는 것에 의해 형성되는 것을 특징으로 하는 부품 제조 방법에 있어서,
- 부품 제조 중에, 각각의 층을 형성하기 전에 알루미늄 합금 분말은 25 ℃ 이상 160 ℃ 미만 또는 300 내지 500 ℃로 이루어진 온도로 유지되며,
- 상기 부품 제조 방법은 부품에 300 ℃ 내지 400 ℃로 이루어진 온도의 제조후 열처리를 적용하는 단계를 포함하고,
- 제조후 열처리는, 잔류 응력을 부분적으로 감소시키고 균열 형성을 제한하도록, 부품을 분당 5 ℃를 초과하는 온도 상승률에 노출시키는 것에 의해 수행되며,
- 상기 부품 제조 방법은 켄칭이 후속하는 용체화 열처리를 포함하지 않는 것이다.
바람직하게는, 분말은 제1 변형예에 따라 25 내지 150 ℃로 이루어진, 훨씬 더 바람직하게는 80 ℃ 내지 130 ℃로 이루어진 온도로 유지된다.
제조후 열처리 중에, 온도 상승률은 바람직하게는 분당 10 ℃ 초과 또는 분당 20 ℃ 초과, 또는 분당 40 ℃ 초과, 또는 분당 100 ℃를 초과한다. 제조후 열처리 중에, 온도 상승률은 순간적일 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명의 제1 목적에 따른 방법을 이용하여 형성된 알루미늄 합금으로 이루어진 부품이다.
다른 장점 및 피쳐(feature)는 비제한적인 예로서 제공되고 아래에서 열거되는 도면에 제시된 본 발명의 특정 실시예에 관한 아래의 설명으로부터 더욱 분명해질 것이다.
도 1은 LPBF 타입 적층 가공 방법을 예시하는 다이어그램이다.
도 2는 예각의 균열을 지닌, LPBF 가공 프로세스에 의해 제조된 알루미늄 합금으로 형성된 부품의 이미지를 보여준다.
도 3은 LPBF 가공 프로세스에 의해 제조된 테스트 시편의 형상을 예시한다.
도 2는 예각의 균열을 지닌, LPBF 가공 프로세스에 의해 제조된 알루미늄 합금으로 형성된 부품의 이미지를 보여준다.
도 3은 LPBF 가공 프로세스에 의해 제조된 테스트 시편의 형상을 예시한다.
달리 언급하지 않는 한, 설명에서
- 알루미늄 합금의 명칭은 알루미늄 협회의 명칭을 준수하고,
- 화학 원소의 함량은 %로 보고되고 중량 분율을 나타낸다. x % - y % 표기법은 x % 이상이고 y % 이하를 의미한다.
불순물에 의해, 합금에 의도치 않게 존재하는 화학 원소들을 이해해야 한다.
도 1은 LPBF(Laser Powder Bed Fusion) 유형의 적층 가공 프로세스 공정을 개략적으로 나타낸다. 필러 금속(15)은 지지체(10) 상에 배치된 알루미늄 합금 분말 형태이다. 에너지 소스, 이 경우 레이저 소스(11)는 레이저 빔(12)을 방출한다. 레이저 소스는 광학 시스템(13)에 의해 필러 재료에 커플링되며, 광학 시스템(13)의 이동은 디지털 모델에 따라 결정된다M. 레이저빔(12)은 전파축(Z)을 따라 전파되고, 디지털 모델에 좌우되는 패턴에 따라 평면 XY에 따른 이동을 쫓는다. 예컨대, 평면은 전파축(Z)에 수직이다. 레이저빔(12)과 분말(15)의 상호 작용은 분말의 선택적 용융을 유발하며, 이 용융에 고화가 후속하여, 층(201, …, 20n)들이 형성된다. 일단 층이 형성되고 나면, 이 층은 필러 금속 분말(15)로 커버되고, 다른 층이 형성되어 이전에 형성된 층 상에 중첩된다. 예컨대, 하나의 또는 각각의 층을 형성하는 분말 두께는 10 내지 250 μm로 구성될 수 있다.
본 발명자들은, 층 두께의 증가가, 부품의 제조 중에 및/또는 제조후 열처리 중에 합금의 균열에 대한 감도를 제한하는 데 유익할 수 있다는 것을 알아냈다. 바람직하게는, 층 두께의 증가는 최적의 조건에서 분말의 각각의 층의 완전한 용융을 보장하기 위해 레이저 전력, 벡터 편차(2개의 연속적인 레이저 패스 사이의 거리) 및/또는 레이저의 스위프 속도의 적응을 수반한다. 예컨대, 각 층의 두께는 10 내지 250 μm, 바람직하게는 30 내지 250 μm, 바람직하게는 50 내지 200 μm, 바람직하게는 60 내지 180 μm, 바람직하게는 80 내지 180 μm, 바람직하게는 90 내지 170 μm, 바람직하게는 100 내지 160 μm로 이루어진다.
지지체(10)는, 분말층이 성공적으로 침적되는 트레이를 형성한다. 지지체는 가열 수단을 포함하여, 레이저빔(12)에 노출되기 전에 분말을 사전에 결정된 예열 온도(T)로 예열할 수 있다. 가열 수단은 또한 제조된 층을 예열 온도(T)로 유지할 수 있다. 가열 수단은 레지스터 또는 유도 가열을 포함할 수 있거나, 또는 파우더 베드를 가열하기 위한 다른 방법: 파우더 베드 주변 또는 파우더 베드 위의 가열 요소를 포함할 수 있다. 가열 요소는 가열 램프 또는 레이저로 이루어질 수 있다.
분말은 다음 특징들 중 적어도 하나를 가질 수 있다:
- 5 내지 100 μm, 바람직하게는 5 내지 25 μm, 또는 20 내지 60 μm의 평균 입도. 주어진 값은, 입자의 적어도 80 %가 특정 범위 내의 평균 크기를 가짐을 의미한다;
- 구형 형상. 분말의 구형도는, 예컨대 형태입도계를 사용하여 결정될 수 있다;
- 양호한 주조성. 예컨대, 분말의 주조성은 표준 ASTM B213 또는 표준 ISO 4490:2018에 따라 결정될 수 있다. 표준 ISO 4490:2018에 따르면, 유동 시간은 바람직하게는 50초 미만이다;
- 낮은 다공도, 바람직하게는 체적으로 0 % 내지 5 %, 더 바람직하게는 0 % 내지 2 %, 더욱 바람직하게는 0 % 내지 1 %. 특히, 다공도는 주사 전자 현미경 또는 헬륨 피크노메트리(표준 ASTM B923 참조)에 의해 결정될 수 있다.
- 위성이라고 불리우는 작은 입자들의 부재 또는 소량(체적에 의해 10 % 미만, 바람직하게는 5 % 미만)(분말의 평균 크기의 1 % 내지 20 %)을 포함하며, 이는 더 큰 입자에 점착된다.
예컨대, 분말은 가스 제트 무화, 플라즈마 무화, 워터 제트 무화, 초음파 무화, 원심 무화, 전기분해 및 구형화, 또는 연마 및 구형화에 의해 얻어질 수 있다.
바람직하게는, 본 발명에 따른 분말은 가스 제트에 의한 무화에 의해 얻어진다. 가스 제트에 의한 무화 프로세스는 노즐을 통한 용융 금속의 주조로 시작한다. 그 후, 용융 금속은 질소 또는 아르곤과 같은 중성 가스 제트로 타격되고, 가능하다면 다른 가스를 동반하여, 매우 작은 액적으로 무화되며, 액적은 무화 타워 내부에 떨어질 때 냉각되고 응고된다. 그 후, 분말은 캔에 수집된다. 가스 제트에 의한 무화 프로세스는 불규칙한 형상을 갖는 분말을 생성하는 워터 제트에 의한 분무와 대조적으로 구형 형상을 갖는 분말을 생성하는 장점을 갖는다. 가스 제트에 의한 무화의 다른 장점은, 특히 구형 형상과 입도 분포로 인한 양호한 분말 밀도이다. 이 프로세스의 또 다른 장점은 입도 분포의 양호한 반복성이다.
본 발명에 따른 분말은 제조 후에, 특히 습도를 감소시키기 위해 오븐 건조될 수 있다. 분말은 또한 패키징되어 제조와 그 활용 사이에 보관될 수 있다.
본 발명자들은 알루미늄 합금부를 형성하는 적층 가공 프로세스를 구현하였다. 그러나, 본 발명자들은, 분말이 160 ℃ 내지 290 ℃로 이루어진 온도로 예열될 때에, 생성된 부품이 특히 예각의 균열 우려를 나타낼 수 있다는 것을 관찰하였다. 예컨대, 도 2는 1 % 범위의 질량 분율을 따른 Zr을 포함하는 알루미늄 합금으로부터 형성된 부품 상의 균열 출현을 나타낸다. 크랙은 도면에서는 원으로 둘러싸여 있다. 알루미늄부는 LPBF에 의해 제조되었고, 분말은 200 ℃로 예열되었으며, 제조 후에는 2시간 동안 300 ℃에서의 제조후 열처리가 이어졌다. 균열은 제조후 열처리에 후속하여 나타났다.
본 발명자들은, 균열은 아마도 최적이 아닌 분말의 예열 온도와 관련 있을 것이라고 추정한다. 통상의 적층 가공 프로세스에 따라, 분말 베드의 온도는 대체로 150 ℃ 내지 200 ℃로 이루어진다. 적층 가공 프로세스에 의해 형성되는 층은 가능하다면 수시간을 초과하여 장시간 동안 상기한 온도 범위에 처해질 수 있다. 이들 조건은 균열을 촉진하는 것으로 간주된다. 이에 따라, 본 발명자들은, 160 ℃ 내지 290 ℃로 이루어진 온도로 분말을 예열하는 것을 피할 필요가 있다고 간주한다.
본 발명자들은, 예열된 분말 베드의 온도가 160 ℃ 미만이고 바람직하게는 30 ℃를 초과하는 경우에, 부품이 보다 양호한 내균열성을 갖는 것을 확인하였다. 바람직하게는, 분말 베드의 예열은 140 ℃ 이하, 또는 한층 더 양호하게는 130 ℃ 이하의 온도에서 수행될 수 있다. 예열 온도는 실온보다 높다. 분말 베드의 바람직한 예열 온도 범위(T)는 25 ℃ ≤ T ≤ 150 ℃, 바람직하게는 50 ℃ ≤ T ≤ 150 ℃, 바람직하게는 50 ℃ ≤ T ≤ 140 ℃, 바람직하게는 60 ℃ ≤ T ≤ 140 ℃, 바람직하게는 70 ℃ ≤ T ≤ 135 ℃, 바람직하게는 80 ℃ ≤ T ≤ 130 ℃이다.
제조후 열 처리를 수행하면, 적층 가공 프로세스에 의해 수행되는 제조는, 응력 완화 조건을 생성하여 잔류 응력을 억제할 수 있을 뿐만 아니라 경화 단계의 석출을 억제할 수 있다. 이것은 열응력 완화로도 지칭된다. 본 발명자들은, 제조후 열처리의 셋포인트 온도(T')가 300 ℃ 내지 500 ℃로 구성되는 것이 바람직하고, 제조후 열처리의 지속기간은 구현된 온도 및 부품의 부피에 맞춰진다는 것을 관찰하였으며, 일반적으로, 제조후 열 처리의 지속기간은 10분 내지 50 시간으로 이루어진다. 300 ℃ 내지 400 ℃로 이루어진 제조후 열처리 온도(T′)가 바람직하다. 이들 온도에서, 후처리 열처리의 지속기간은 바람직하게는 30분 내지 10 시간으로 이루어진다.
제조후 열처리 온도 이외에, 제조후 열처리를 개시하는 온도 상승은 바람직하게는 가능한 한 빠르다. 예컨대, 온동 상승 중에 온도 상승률(ΔT’)(통상, 당업자에 의해 분당 ℃ 또는 초당 ℃ 단위의 "가열률"로 지칭됨)은 바람직하게는 분당 5 ℃ 초과 또는 분당 10 ℃ 초과, 보다 바람직하게는 분당 20 ℃ 초과, 보다 바람직하게는 분당 40 ℃ 초과, 보다 유리하게는 분당 100 ℃를 초과한다. 온도 상승률에 의해, 부품이 제조후 열처리 중에 겪는 온도의 상승을 이해해야 한다. 온도 상승이 순간적으로, 즉 제조후 열처리의 시작 시점에 제조된 부품이 제조후 열처리의 셋포인트 온도(T')를 겪는 것이 최적인 것으로 보인다. 순간적인 온도 상승은, 제조된 부품을 이미 셋포인트 온도(T’)로 설정된 고온노에 배치하는 것에 의해 또는 유동화 베드 또는 용융염 배스 타입의 급속 가열 수단에 의해 얻어질 수 있다. 온도 상승은 또한 유도 가열에 의해 보장될 수 있다.
부품 외부의 동일한 온도 상승에 대해, 부품 내부의 온도 변동은 특히 가열 매체(액체 또는 공기 또는 불활성 가스)뿐만 아니라 부품의 형상에 따라 달라진다. 특히, 두께에 걸친 또는 표면에서의 온도는 상이할 수 있다. 이것인, 상기 온도 상승률이 부품 외부의 온도에 대응하는 이유이다. 전술한 값 범위에서, 제조후 열처리의 온도 상승 중에 예열 온도(T), 제조후 열처리 온도(T') 및 온도 상승율(ΔT’)의 조합은 균열에 대한 양호한 저항을 갖는 부품을 획득할 수 있게 한다.
일변형예에 따르면, 예열 온도는 유효 응력 완화를 얻을 수 있는 조건에 대응한다. 온도 범위(T)는 그 후 300 ℃ 내지 500 ℃로 이루어질 수 있다. 이 온도 범위에서, 부품의 제조 조건이 보다 적은 잔여 응력을 생성한다. 이 변형예에 따르면, 전술한 바와 같은 응력 완화 제조후 열처리도 또한 관련된다.
한가지 가능성에 따르면, 제조후 열처리는 300 ℃ 내지 500 ℃로 이루어진 온도에서 열간 등압 성형에 의해 대체 또는 보완될 수 있다. 특히, CIC 처리가 신장 특성 및 피로 특성을 더욱 개선시키는 것을 허용할 수 있다. 열간 등압 성형은 제조후 열처리 전, 후 또는 그 대신에 실시될 수 있다. CIC 처리는 500 내지 3,000 바아 그리고 0.5 내지 10 시간의 지속기간 동안 500 내지 3,000 바아의 압력으로 수행될 수 있다.
제1 변형예에 따르면, 분말(15) 형성 금속은 적어도 아래의 합금 원소를 포함하는 알루미늄 합금이다:
- 총 0.30 % 이상, 바람직하게는 0.30-2.50 %, 바람직하게는 0.40-2.00 %, 보다 바람직하게는 0.40-1.80 %, 훨씬 더 바람직하게는 0.50-1.60 %, 훨씬 더 바람직하게는 0.60-1.50 %, 보다 더 바람직하게는 0.70-1.40 %, 훨씬 더 바람직하게는 0.80-1.20 %의 질량 분율에 따라 Zr, Sc, Hf, Ti, V, Er, Tm, Yb 및/또는 Lu로부터 선택된 적어도 하나의 원소;
이들 요소는 부품의 제조 동안 및/또는 제조후 열처리 동안 나타날 수 있는 분산제들의 형성 및/또는 고용체 경화에 의해 합금의 기계적 강도를 증가시키는 것을 허용할 수 있다. 원소, Zr, Sc, Hf, 및 Ti는 등축 입자들의 출현을 촉진함으로써 레이저 용융 중에 입상 구조를 제어하는 것을 더 가능하게 할 수 있다.
- 선택적으로, 0.30 % 미만, 바람직하게는 0.10 % 미만, 보다 바람직하게는 0.05 % 미만의 질량 분율에 따른 Mg;
이 원소는 고용체 경화에 의한 합금의 기계적 강도 증가를 허용할 수 있다. 그러나, 상기 원소는 레이저 용융 중의 증발에 민감할 수 있으며, 이는 용융 영역의 증기 및 불안정성의 형성을 초래할 수 있다. 이러한 이유로, 이 원소의 첨가는 제한되고, 바람직하게는 피해야 한다.
- 선택적으로, 0.30 % 미만, 바람직하게는 0.10 % 미만, 보다 바람직하게는 0.05 % 미만의 질량 분율에 따른 Zn;
이 원소는 고용체 경화에 의한 합금의 기계적 강도 증가를 허용할 수 있다. 그러나, 상기 원소는 레이저 용융 중의 증발에 민감할 수 있으며, 이는 용융 영역의 증기 및 불안정성의 형성을 초래할 수 있다. 이러한 이유로, 이 원소의 첨가는 제한되고, 바람직하게는 피해야 한다.
- 선택적으로, 각각 0.50 내지 7.00 %, 바람직하게는 1.00 내지 6.00 %의 질량 분율에 따른, 바람직하게는, 총 25.00 % 미만, 바람직하게는 20.00 % 미만, 보다 바람직하게는 15.00 % 미만의 질량 분율에 따른 Ni, Mn, Cr 및/또는 Cu로부터 선택된 적어도 하나의 원소;
이들 요소는 부품의 제조 동안 및/또는 제조후 열처리 동안 나타날 수 있는 분산제들의 형성 및/또는 고용체 경화에 의해 합금의 기계적 강도를 증가시키는 것을 허용할 수 있다.
- 선택적으로, 각각 5.00 % 이하, 바람직하게는 3 % 이하, 그리고 총 15.00 % 이하, 바람직하게는 12 % 이하, 보다 바람직하게는 5 % 이하의 질량 분율에 따른, W, Nb, Ta, Y, Nd, Ce, Co, Mo 및/또는 미슈 메탈로부터 선택된 적어도 하나의 원소; 이들 요소는 부품의 제조 동안 및/또는 제조후 열처리 동안 나타날 수 있는 분산제들의 형성 및/또는 고용체 경화에 의해 합금의 기계적 강도를 증가시키는 것을 허용할 수 있다.
- 선택적으로, 각각 1.00 % 이하, 바람직하게는 0.5 % 이하, 바람직하게는 0.3 % 이하, 보다 바람직하게는 0.1 % 이하, 훨씬 더 바람직하게는 700 ppm 이하, 그리고 총 2.0 % 이하, 바람직하게는 1 % 이하의 질량 분율에 따른, Si, La, Sr, Ba, Sb, Bi, Ca, P, B, In 및/또는 Sn로부터 선택된 적어도 하나의 원소;
이들 요소는 부품의 제조 동안 및/또는 제조후 열처리 동안 나타날 수 있는 분산제들의 형성 및/또는 고용체 경화에 의해 합금의 기계적 강도를 증가시키는 것을 허용할 수 있다.
- 선택적으로, 제1 변형예에 따라 0.50 내지 7.00 %, 바람직하게는 1.00 내지 6.00 %의 질량 분율에 따른, 또는 제2 변형예에 따라 1.00 % 이하, 바람직하게는 0.5 % 이하, 바람직하게는 0.3 % 이하, 보다 바람직하게는 0.1 % 이하, 훨씬 더 바람직하게는 700 ppm 이하의 질량 분율에 따른 Fe;
이 원소는 부품의 제조 동안 및/또는 제조후 열처리 동안 형성할 수 있는 분산제들의 형성 및/또는 고용체 경화에 의해 합금의 기계적 강도를 증가시키는 것을 허용할 수 있다.
- 선택적으로, 0.06 내지 1.00 %의 질량 분율에 따른 Ag 및/또는 0.06 내지 1.00 %의 질량 분율에 따른 Li 중에서 선택된 적어도 하나의 원소;
Li는 고용체 경화에 의한 합금의 기계적 강도 증가를 허용할 수 있다. 그러나, 상기 원소는 레이저 용융 중의 증발에 민감할 수 있으며, 이는 용융 영역의 증기 및 불안정성의 형성을 초래할 수 있다. 이러한 이유로, 이 원소의 첨가는 제한되고, 바람직하게는 피해야 한다.
Ag는 고용체 경화에 의해 합금의 기계적 강도를 증가시고, 예컨대 Al2Cu 타입 석출물과 같은 다른 경화 선축물의 발아를 용이하게 할 수 있다.
- 선택적으로, 각각 0.05 %(즉, 500 ppm) 미만 및 총 0.15 % 미만의 질량 분율에 따른 불순물;
- 잔부 알루미늄.
제2 변형예에 따르면, 분말(15) 형성 금속은 적어도 아래의 합금 원소를 포함하는 알루미늄 합금이다:
- Zr 및 총 0.30 % 이상, 바람직하게는 0.30-2.5 %, 바람직하게는 0.40-2.0 %, 보다 바람직하게는 0.40-1.80 %, 훨씬 더 바람직하게는 0.50-1.60 %, 보다 더 바람직하게는 0.60-1.50 %, 훨씬 더 바람직하게는 0.70-1.40 %, 보다 더 바람직하게는 0.80-1.20 %의 질량 분율에 따른 Ti, V, Sc, Hf, Er, Tm, Yb 및 Lu 중에서 선택되는 적어도 하나의 원소, - Zr은 앞서 주어진 퍼센티지 범위의 10 % 내지 100 % 미만을 나타내는 것으로 알려짐 - ;
- 선택적으로, 0.30 % 미만, 바람직하게는 0.10 % 미만, 보다 바람직하게는 0.05 % 미만의 질량 분율에 따른 Mg;
- 선택적으로, 0.30 % 미만, 바람직하게는 0.10 % 미만, 보다 바람직하게는 0.05 % 미만의 질량 분율에 따른 Zn;
- 선택적으로, 각각 0.50 내지 7.00 %, 바람직하게는 1.00 내지 6.00 %의 질량 분율에 따른, 바람직하게는, 총 5.00 % 미만, 바람직하게는 20.00 % 미만, 보다 바람직하게는 15.00 % 미만의 질량 분율에 따른 Ni, Mn, Cr 및/또는 Cu 중에서 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 각각 5.00 % 이하, 바람직하게는 3 % 이하, 그리고 총 15.00 % 이하, 바람직하게는 12 % 이하, 보다 바람직하게는 5 % 이하의 질량 분율에 따른 W, Nb, Ta, Y, Nd, Ce, Co, Mo 및/또는 미슈 메탈로부터 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 각각 1.00 % 이하, 바람직하게는 0.5 % 이하, 바람직하게는 0.3 % 이하, 보다 바람직하게는 0.1 % 이하, 훨씬 더 바람직하게는 700 ppm 이하, 그리고 총 2.0 % 이하, 바람직하게는 1 % 이하의 질량 분율에 따른, Si, La, Sr, Ba, Sb, Bi, Ca, P, B, In 및/또는 Sn로부터 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 제1 변형예에 따라 0.50 내지 7.00 %, 바람직하게는 1.00 내지 6.00 %의 질량 분율에 따른, 또는 제2 변형예에 따라 1.00 % 이하, 바람직하게는 0.5 % 이하, 바람직하게는 0.3 % 이하, 보다 바람직하게는 0.1 % 이하, 훨씬 더 바람직하게는 700 ppm 이하의 질량 분율에 따른 Fe;
- 선택적으로, 0.06 내지 1.00 %의 질량 분율에 따른 Ag 및/또는 0.06 내지 1.00 %의 질량 분율에 따른 Li 중에서 선택되 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 각각 0.05 %(즉, 500 ppm) 미만 및 총 0.15 % 미만의 질량 분율에 따른 불순물;
- 잔부 알루미늄.
제3 변형예에 따르면, 분말(15) 형성 금속은 적어도 아래의 합금 원소를 포함하는 알루미늄 합금이다:
- 0.30 % 이상, 바람직하게는 0.30-2.50 %, 바람직하게는 0.40-2.00 %, 보다 바람직하게는 0.40-1.80 %, 훨씬 더 바람직하게는 0.50-1.60 %, 보다 더 바람직하게는 0.60-1.50 %, 훨씬 더 바람직하게는 0.70-1.40 %, 보다 더 바람직하게는 0.80-1.20 %의 질량 분율에 따른 Zr;
- 0.30 % 미만, 바람직하게는 0.20 % 미만, 바람직하게는 0.10 % 미만, 보다 바람직하게는 0.05 % 미만의 질량 분율에 따른 Sc;
- 선택적으로, 0.30 % 미만, 바람직하게는 0.10 % 미만, 보다 바람직하게는 0.05 % 미만의 질량 분율에 따른 Mg;
- 선택적으로, 0.30 % 미만, 바람직하게는 0.10 % 미만, 보다 바람직하게는 0.05 % 미만의 질량 분율에 따른 Zn;
- 선택적으로, 각각 0.50 내지 7.00 %, 바람직하게는 1.00 내지 6.00 %의 질량 분율에 따른, 그리고 바람직하게는 총 5.00 % 미만, 바람직하게는 20.00 % 미만, 보다 바람직하게는 15.00 % 미만의 질량 분율에 따른 Ni, Mn, Cr 및/또는 Cu 중에서 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 각각 5.00 % 이하, 바람직하게는 3 % 이하, 그리고 총 15.00 % 이하, 바람직하게는 12 % 이하, 보다 바람직하게는 5 % 이하의 질량 분율에 따른, Hf, Ti, Er, W, Nb, Ta, Y, Yb, Nd, Ce, Co, Mo, Lu, Tm, V 및/또는 미슈 메탈로부터 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 각각 1.00 % 이하, 바람직하게는 0.5 % 이하, 바람직하게는 0.3 % 이하, 보다 바람직하게는 0.1 % 이하, 훨씬 더 바람직하게는 700 ppm 이하, 그리고 총 2.0 % 이하, 바람직하게는 1 % 이하의 질량 분율에 따른, Si, La, Sr, Ba, Sb, Bi, Ca, P, B, In 및/또는 Sn 중에서 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 제1 변형예에 따라 0.50 내지 7.00 %, 바람직하게는 1.00 내지 6.00 %의 질량 분율에 따른, 또는 제2 변형예에 따르면 1.00 % 이하, 바람직하게는 0.5 % 이하, 바람직하게는 0.3 % 이하, 보다 바람직하게는 0.1 % 이하, 훨씬 더 바람직하게는 700 ppm 이하의 질량 분율에 따른 Fe;
- 선택적으로, 0.06 내지 1.00 %의 질량 분율에 따른 Ag 및/또는 0.06 내지 1.00 %의 질량 분율에 따른 Li 중에서 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 각각 0.05 %(즉, 500 ppm) 미만 및 총 0.15 % 미만의 질량 분율에 따른 불순물;
- 잔부 알루미늄.
바람직하게는, 본 발명에 따른 합금은 알루미늄의 적어도 80 %, 보다 바람직하게는적어도 85 %의 질량 분율을 포함한다.
분말의 용융은 부분적일 수도 있고, 전체적일 수도 있다. 바람직하게는 노출된 분말 용융물의 50 내지 100 %, 보다 바람직하게는 80 내지 100 %이다.
바람직하게는, 본 발명의 특정 예에 따르면, 알루미늄 합금은
- 0.50 % 내지 3.00 %, 바람직하게는 0.50 % 내지 2.50 %, 바람직하게는 0.60 % 내지 1.40 %, 더 바람직하게는 0.70 % 내지 1.30 %, 훨씬 더 바람직하게는 0.80 % 내지 1.20 %, 훨씬 더 바람직하게는 0.85 % 내지 1.15 %; 훨씬 더 바람직하게는 0.90 % 내지 1.10 %의 질량 분율에 따른 Zr;
- 1.00 % 내지 7.00 %, 바람직하게는 1.00 % 내지 6.00 %, 바람직하게는 2.00 % 내지 5.00 %; 더 바람직하게는 3.00 % 내지 5.00 %, 훨씬 더 바람직하게는 3.50 % 내지 4.50 %의 질량 분율에 따른 Mn;
- 1.00 % 내지 6.00 %, 바람직하게는 1.00 % 내지 5.00 %, 바람직하게는 2.00 % 내지 4.00 %, 더 바람직하게는 2.50 % 내지 3.50 %의 질량 분율에 따른 Ni;
- 선택적으로, 1.00 % 이하, 바람직하게는 0.50 % 이하, 바람직하게는 0.30 % 이하; 그리고 바람직하게는 0.05 이상, 바람직하게는 0.10 % 이상인 질량 분율에 따른 Fe;
- 선택적으로, 1.00 % 이하, 바람직하게는 0.50 % 이하의 질량 분율에 따른 Si;
- 선택적으로, 1.00 % 내지 5.00 %, 바람직하게는 1.00 % 내지 3.00 %, 바람직하게는 1.50 % 내지 2.50 %의 질량 분율에 따라 Cu를 포함한다.
Hf, Ti, Er, W, Nb, Ta, Y, Yb, Nd, Ce, Co, Mo, Lu, Tm, V, 및/또는 미슈 메탈은 분산제 또는 미세 금속간 상의 형성을 초래하여 얻어진 재료의 경도를 증가시킬 수 있다. 당업자에게 알려진 바와 같이, 미슈 메탈 조성은 일반적으로 약 45 내지 50 % 세륨, 25 % 란타늄, 15 내지 20 % 네오디뮴, 및 5 % 프라세오디늄이다.
일실시예에 따르면, La, Bi, Mg, Er, Yb, Y, Sc, 및/또는 Zn이 회피되고, 이들 원소 각각의 바람직한 질량 분율은 0.05 % 미만이고, 바람직하게는 0.01 % 미만이다.
다른 실시예에 따르면, Fe 및/또는 Si의 추가가 회피된다. 그러나, 이들 2개의 원소는 일반적으로 본 명세서에서 규정된 바와 같은 함량을 갖는 공통 알루미늄 합금에 존재한다는 것이 당업자에게 알려져 있다. 따라서, 앞서 설명된 내용은 또한 Fe 및 Si에 대한 불순물 함량에 대응할 수 있다.
원소 Ag 및 Li는 석출물 경화에 의해 또는 고용액의 특성에 대한 그 효과에 의해 재료의 강도에 작용할 수 있다.
선택적으로, 합금은 또한, 50 kg/ton 이하, 바람직하게는 20 kg/ton 이하, 훨씬 더 바람직하게는 각각 12 kg/ton 이하, 그리고 50 kg/ton 이하, 바람직하게는 총 20 kg/ton 이하의 양에 따라 입자, 예컨대 AlTiC 또는 AlTiB2(예를 들어, AT5B 또는 AT3B 형태)를 정제하는 적어도 하나의 원소를 포함할 수 있다.
적층 가공에서 부품 제조 엔클로져(그리고 이에 따라 분말 베드)를 가열하는 다수의 수단이 있다. 예컨대, 가열 구성 트레이, 또는 레이저에 의한 가열, 유도에 의한 가열, 램프에 의한 가열, 또는 구성 트레이 아래 및/또는 내부에 및/또는 분말 베드 주위에 배치 가능한 가열 저항의 사용을 언급할 수 있다. 레이저가 분말 베드를 가열하는 데 사용되는 경우, 이 레이저는 바람직하게는 포커싱 해제디고, 분말을 용융시키는 데 사용되는 메인 레이저와 동축이거나 메인 레이저로부터 분리될 수 있다.
일실시예에 따르면, 방법은 높은 성막률을 갖는 구성 방법일 수 있다. 예컨대, 성막율은 4 mm3/s보다 높을 수 있고, 바람직하게는 6 mm3/s보다 높을 수 있으며, 더 바람직하게는 7 mm3/s보다 높을 수 있다. 성막률은 스위프 속도(mm/s 단위), 벡터 편차(mm 단위) 및 층 두께(mm 단위) 간의 곱으로서 계산된다.
일실시예에 따르면, 방법은 레이저, 선택적으로 다수의 레이저를 사용할 수 있다.
구조적 경화에 의한 합금에 적합한 다른 실시예에 따르면, 용체화 처리를 실시한 후에 형성된 부품의 템퍼링 및/또는 열간 등압 성형이 후속하는 것이 가능하다. 이 경우, 열간 등압 성형은 유리하게는 용해를 대신할 수 있다. 그러나, 본 발명에 따른 방법은, 바람직하게는 ??칭이 후속하는 임의의 용체화 처리를 필요로 하지 않기 때문에 유리하다. 용체화 처리는 몇몇 경우에 분산제 또는 미세한 금속간 상의 확대에 참여함으로써 기계적 강도에 해로운 영향을 미칠 수 있다. 더욱이, 복잡한 형상을 갖는 부품에 대해, ??칭 공정은 부품의 왜곡을 초래할 수 있고, 부품을 최종 형상 또는 거의 최종 형상으로 직접 획득하는 적층 가공의 사용의 주요 이점을 제한할 것이다.
일실시예에 따르면, 본 발명에 따른 방법은, 선택적으로 기계 가공 처리 및/또는 화학적, 전기화학적 또는 기계적 표면 처리 및/또는 진동 피니싱을 더 포함한다. 특히, 이들 처리는 거칠기를 감소시킬 수 있고/있거나, 내식성을 개선할 수 있고/있거나, 피로 균열에 대한 저항을 개선하기 위해 실시될 수 있다.
선택적으로, 예컨대 적층 가공 후 및/또는 제조후 열처리 전에 부품의 기계적 변형을 수행하는 것이 가능하다.
선택적으로, 기지의 조립 방법에 의해 하나 이상의 다른 부품(들)과의 조립 공정을 실시하는 것이 가능하다. 예시적인 조립 방법으로서,
- 볼팅, 리벳팅 또는 기타 기계적 조립 방법;
- 융해 용접;
- 마찰 용접; 및
- 브레이징을 언급할 수 있다.
실험 테스트
도 3에 도시한 기하 형상에 따라 다수의 테스트 시편이 형성되었다. 이들 테스트 시편은 화살표로 표신된 예각을 가지며, 균열의 형성에 도움이 되는 부위를 형성한다.
사용된 합금은 Mn: 4 % - Ni: 2.85 % - Cu: 1.93 % - Zr: 0.88 %을 포함하는 알루미늄 합금이었다. 조성은 ICP-MS(Induced Coupled Plasma Mass Spectrometry)에 의해 결정되었다. 분말은 가스 제트 무화(Argon)에 의해 획득되었다. 입자의 크기는 기본적으로 3 μm 내지 100 μm로 구성되었고, 27 μm의 D10(10 % 분위수), 43 μm의 D50(중간 직경), 62 μm의 D90(90 % 분위수)을 갖는다.
분말로부터 시작하여, 테스트 시편은 LPBF EOSM290 장비(공급자 EOS)를 사용하여 형성되었다. 테스트 시편의 제조 중에, 작동 파라메터는 - 레이저 출력: 370 W - 스위프 속도: 1,400 mm/s - 벡터 편차 0.11 mm - 각 층의 두께: 60 μm - 트레이의 가열 온도(예열 온도): 100 ℃이었다.
제조 중에, 테스트 시편은 250 mm × 250 mm 크기 및 20 mm 두께를 지닌 트레이 상에 배열되었다. 제조 후, 테스트 시편은 트레이에 고정된 상태로 유지되고, 후자는 20 mm 두께로 30 mm × 30 mm 섹션을 갖도록 절단되고, 트레이의 각 부분은 테스트 시편에 연결된다. 트레이의 일부에 고정된 테스트 시편의 일부는 제조후 열처리를 통해 응력 완화를 겪었다.
테스트 시편을 트레이(또는 더 구체적으로 트레이 부분)에 고정된 상태로 유지하는 것은 당업자에게 통상적인 관행이며, 이는 이론에 의해 구속되지 않으면서 제조후 열처리 전에 LPBF 제조 프로세스에 의해 유도된 잔류 응력을 완화하지 못하게 한다. 제조후 열처리 전에 테스트 시편이 트레이로부터 분리되었다면, 특히 복잡한 기하 형상의 경우, 테스트 시편의 왜곡이 발생할 수 있다.
제조후 열처리 중에, 테스트 시편은
- 이미 응력 완화 온도로 설정된 고온 노에 배치되거나 - 이때 온도 상승은 순간적인 것으로 간주됨 - ,
- 분당 1.6 ℃의 온동 상승에 따라 응력 완화 온도로 되었다.
응력 완화 후, 도 3에 예시된 바와 같이 테스트 시편은 각자의 트레이 부분으로부터 분리되고 균열의 관찰이 수행될 페이스 상에서 기계적으로 폴리싱되었다(화살표는 고려된 페이스를 나타냄). 예각으로부터 시작하여 형성된 가능한 균열의 총 길이가 측정되었다. 균열의 길이는 x50 배율을 갖는 광학 현미경을 사용하여 측정되었다.
표 1은 8개의 테스트 시편에 대해 획득된 결과를 보고한다.
테스트 |
응력 완화 온도
(℃) |
온도 상승 |
응력 완화
지속기간 (h) |
균열 길이(μm) |
1 | 160 | 순간적 | 15 | 1045 |
2 | 180 | 순간적 | 8 | 636 |
3 | 220 | 순간적 | 8 | 1636 |
4 | 260 | 순간적 | 8 | 1273 |
5 | 300 | 순간적 | 4 | 0 |
6 | 320 | 순간적 | 4 | 0 |
7 | 340 | 순간적 | 4 | 0 |
8 | 300 | 1.6 ℃/분 | 4 | 1545 |
테스트는 제조후 열처리 온도로 이미 설정된 노에 테스트 시편을 로딩함으로써 획득된 온도의 순간적인 상승이 제조후 열처리의 온도가 300 ℃보다 높을 때 최적(균열의 부재)임을 보여준다. 테스트 8(300 ℃까지 온도의 점진적 상승)과 테스트 5(300 ℃의 온도로의 순간 상승)의 비교는 온도 상승이 급속하고 심지어 순간적인 것이 바람직하다는 것을 보여준다. 따라서, 응력 완화 동안 균열의 출현을 피하기 위해, 온도 상승이 가능한 한 빠르도록 하는 것이 바람직하다.
또한, 본 발명의 범위로부터 벗어나는 일 없이 그리고 제한 없이 분말에 기초한 다른 적층 가공 프로세스가 고려될 수 있다:
- 선택적 레이저 소결(또는 SLS);
- 직접 금속 레이저 소결(또는 DMLS);
- 선택적 열 소결(또는 SHS);
- 전자 빔 용융(또는 EBM);
- 레이저 용융 적층;
- 직접 에너지 적층(또는 DED);
- 직접 금속 적층(또는 DMD);
- 직접 레이저 적층(또는 DLD);
- 레이저 적층 기술;
- 레이저 엔지니어링 네트 쉐이핑(Laser Engineering Net Shaping);
- 레이저 클래딩 기술;
- 레이저 프리폼 제조 기술(또는 LFMT; Laser Freeform Manufacturing Technology;
- 레이저 금속 적층(또는 LMD);
- 저온 분사 통합(또는 CSC; Cold Spray Consolidation);
- 적층 마찰 교반(또는 AFS; Additive Friction Stir)
- 필드 보조 소결 기술, FAST 또는 스파크 플라즈마 소결; 또는
- 관성 회전 마찰 용접(또는 IRFW).
Claims (11)
- 서로 적층된 연속적인 금속층(201, …, 20n)을 형성하는 단계를 포함하는 부품(20) 제조 방법으로서, 각각의 층은 디지털 모델로부터 규정된 패턴을 따르고, 각각의 층은, 고화가 후속하는 분말의 용융이 야기되도록 알루미늄 합금 분말(15)을 광빔(12) 또는 하전 입자빔에 노출시키는 것에 의해 형성되는 것인 부품 제조 방법에 있어서,
- 부품 제조 중에, 각각의 층을 형성하기 전에 알루미늄 합금 분말은 25 ℃ 이상 160 ℃ 미만 또는 300 내지 500 ℃로 이루어진 온도(T)로 유지되며,
- 상기 부품 제조 방법은 부품(20)에 300 ℃ 내지 400 ℃로 이루어진 온도(T’)의 제조후 열처리를 적용하는 단계를 포함하고,
- 제조후 열처리는 부품을 분당 5 ℃를 초과하는 온도 상승률 (ΔT’)에 노출시키는 것에 의해 수행되며,
- 상기 부품 제조 방법은 켄칭이 후속하는 용체화 열처리를 포함하지 않는 것을 특징으로 하는 부품 제조 방법. - 제1항에 있어서, 분말은 25 내지 150 ℃로 이루어진 온도(T)로 유지되는 것인 부품 제조 방법.
- 제2항에 있어서, 분말은 80 ℃ 내지 130 ℃로 이루어진 온도(T)로 유지되는 것인 부품 제조 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제조후 열처리 동안, 온도 상승률(ΔT’)은 분당 10 ℃보다 높거나, 분당 20 ℃보다 높거나, 또는 분당 40 ℃보다 높은 것인 부품 제조 방법.
- 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 제조후 열처리 동안, 온도 상승률(ΔT’)은 순간적인 것인 부품 제조 방법.
- 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 알루미늄 합금은 적어도 다음의 합금 원소,
- 총 0.30 % 이상, 바람직하게는 0.30-2.50 %, 바람직하게는 0.40-2.00 %, 보다 바람직하게는 0.40-1.80 %, 훨씬 더 바람직하게는 0.50-1.60 %, 훨씬 더 바람직하게는 0.60-1.50 %, 보다 더 바람직하게는 0.70-1.40 %, 훨씬 더 바람직하게는 0.80-1.20 %의 질량 분율에 따라 Zr, Sc, Hf, Ti, V, Er, Tm, Yb 및/또는 Lu 중에서 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 0.30 % 미만, 바람직하게는 0.10 % 미만, 보다 바람직하게는 0.05 % 미만의 질량 분율에 따른 Mg;
- 선택적으로, 0.30 % 미만, 바람직하게는 0.10 % 미만, 보다 바람직하게는 0.05 % 미만의 질량 분율에 따른 Zn;
- 선택적으로, 각각 0.50 내지 7.00 %, 바람직하게는 1.00 내지 6.00 %의 질량 분율에 따른, 바람직하게는 총 25.00 % 미만, 바람직하게는 20.00 % 미만, 보다 바람직하게는 15.00 % 미만의 질량 분율에 따른 Ni, Mn, Cr 및/또는 Cu 중에서 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 각각 5.00 % 이하, 바람직하게는 3 % 이하, 그리고 총 15.00 % 이하, 바람직하게는 12 % 이하, 보다 바람직하게는 5 % 이하의 질량 분율에 따른 W, Nb, Ta, Y, Nd, Ce, Co, Mo 및/또는 미슈 메탈 중에서 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 각각 1.00 % 이하, 바람직하게는 0.5 % 이하, 바람직하게는 0.3 % 이하, 보다 바람직하게는 0.1 % 이하, 훨씬 더 바람직하게는 700 ppm 이하, 그리고 총 2.00 % 이하, 바람직하게는 1 % 이하의 질량 분율에 따른 Si, La, Sr, Ba, Sb, Bi, Ca, P, B, In 및/또는 Sn 중에서 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 제1 변형예에 따라 0.50 내지 7.00 %, 바람직하게는 1.00 내지 6.00 %의 질량 분율에 따른, 또는 제2 변형예에 따라 1.00 % 이하, 바람직하게는 0.5 % 이하, 바람직하게는 0.3 % 이하, 보다 바람직하게는 0.1 % 이하, 훨씬 더 바람직하게는 700 ppm 이하의 질량 분율에 따른 Fe;
- 선택적으로, 0.06 내지 1.00 %의 질량 분율에 따른 Ag 및/또는 0.06 내지 1.00 %의 질량 분율에 따른 Li 중에서 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 각각 0.05 %(즉, 500 ppm) 미만 및 총 0.15 % 미만의 질량 분율에 따른 불순물; 및
- 잔부 알루미늄
을 포함하는 것인 부품 제조 방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 알루미늄 합금은 적어도 다음의 합금 원소,
- Zr 및 총 0.30 % 이상, 바람직하게는 0.30-2.5 %, 바람직하게는 0.40-2.0 %, 보다 바람직하게는 0.40-1.80 %, 훨씬 더 바람직하게는 0.50-1.60 %, 훨씬 더 바람직하게는 0.60-1.50 %, 보다 더 바람직하게는 0.70-1.40 %, 훨씬 더 바람직하게는 0.80-1.20 %의 질량 분율에 따른 Ti, V, Sc, Hf, Er, Tm, Yb 및 Lu 중에서 선택된 적어도 하나의 원소 - Zr은 앞서 주어진 퍼센티지 범위의 10 % 내지 100 % 미만을 나타내는 것으로 알려짐 - ;
- 선택적으로, 0.30 % 미만, 바람직하게는 0.10 % 미만, 보다 바람직하게는 0.05 % 미만의 질량 분율에 따른 Mg;
- 선택적으로, 0.30 % 미만, 바람직하게는 0.10 % 미만, 보다 바람직하게는 0.05 % 미만의 질량 분율에 따른 Zn;
- 선택적으로, 각각 0.50 내지 7.00 %, 바람직하게는 1.00 내지 6.00 %의 질량 분율에 따른, 바람직하게는 총 25.00 % 미만, 바람직하게는 20.00 % 미만, 보다 바람직하게는 15.00 % 미만의 질량 분율에 따른 Ni, Mn, Cr 및/또는 Cu 중에서 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 각각 5.00 % 이하, 바람직하게는 3 % 이하, 그리고 총 15.00 % 이하, 바람직하게는 12 % 이하, 보다 바람직하게는 5 % 이하의 질량 분율에 따른 W, Nb, Ta, Y, Nd, Ce, Co, Mo 및/또는 미슈 메탈 중에서 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 각각 1.00 % 이하, 바람직하게는 0.5 % 이하, 바람직하게는 0.3 % 이하, 보다 바람직하게는 0.1 % 이하, 훨씬 더 바람직하게는 700 ppm 이하, 그리고 총 2.0 % 이하, 바람직하게는 1 % 이하의 질량 분율에 따른 Si, La, Sr, Ba, Sb, Bi, Ca, P, B, In 및/또는 Sn 중에서 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 제1 변형예에 따라 0.50 내지 7.00 %, 바람직하게는 1.00 내지 6.00 %의 질량 분율에 따른, 또는 제2 변형예에 따라 1.00 % 이하, 바람직하게는 0.5 % 이하, 바람직하게는 0.3 % 이하, 보다 바람직하게는 0.1 % 이하, 훨씬 더 바람직하게는 700 ppm 이하의 질량 분율에 따른 Fe;
- 선택적으로, 0.06 내지 1.00 %의 질량 분율에 따른 Ag 및/또는 0.06 내지 1.00 %의 질량 분율에 따른 Li 중에서 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 각각 0.05 %(즉, 500 ppm) 미만 및 총 0.15 % 미만의 질량 분율에 따른 불순물; 및
- 잔부 알루미늄
을 포함하는 것인 부품 제조 방법. - 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 알루미늄 합금은 적어도 다음의 합금 원소,
- 0.30 % 이상, 바람직하게는 0.30-2.50 %, 바람직하게는 0.40-2.00 %, 보다 바람직하게는 0.40-1.80 %, 훨씬 더 바람직하게는 0.50-1.60 %, 보다 더 바람직하게는 0.60-1.50 %, 훨씬 더 바람직하게는 0.70-1.40 %, 보다 더 바람직하게는 0.80-1.20 %의 질량 분율에 따른 Zr;
- 0.30 % 미만, 바람직하게는 0.20 % 미만, 바람직하게는 0.10 % 미만, 보다 바람직하게는 0.05 % 미만의 질량 분율에 따른 Sc;
- 선택적으로, 0.30 % 미만, 바람직하게는 0.10 % 미만, 보다 바람직하게는 0.05 % 미만의 질량 분율에 따른 Mg;
- 선택적으로, 0.30 % 미만, 바람직하게는 0.10 % 미만, 보다 바람직하게는 0.05 % 미만의 질량 분율에 따른 Zn;
- 선택적으로, 각각 0.50 내지 7.00 %, 바람직하게는 1.00 내지 6.00 %의 질량 분율에 따른, 바람직하게는 총 25.00 % 미만, 바람직하게는 20.00 % 미만, 보다 바람직하게는 15.00 % 미만의 질량 분율에 따른 Ni, Mn, Cr 및/또는 Cu 중에서 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 각각 5.00 % 이하, 바람직하게는 3 % 이하, 그리고 총 15.00 % 이하, 바람직하게는 12 % 이하, 보다 바람직하게는 5 % 이하의 질량 분율에 따른 Hf, Ti, Er, W, Nb, Ta, Y, Yb, Nd, Ce, Co, Mo, Lu, Tm, V 및/또는 미슈메탈 중에서 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 각각 1.00 % 이하, 바람직하게는 0.5 % 이하, 바람직하게는 0.3 % 이하, 보다 바람직하게는 0.1 % 이하, 훨씬 더 바람직하게는 700 ppm 이하, 그리고 총 2.00 % 이하, 바람직하게는 1 % 이하의 질량 분율에 따른 Si, La, Sr, Ba, Sb, Bi, Ca, P, B, In 및/또는 Sn 중에서 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 제1 변형예에 따라 0.50 내지 7.00 %, 바람직하게는 1.00 내지 6.00 %의 질량 분율에 따른, 또는 제2 변형예에 따라 1.00 % 이하, 바람직하게는 0.5 % 이하, 바람직하게는 0.3 % 이하, 보다 바람직하게는 0.1 % 이하, 훨씬 더 바람직하게는 700 ppm 이하의 질량 분율에 따른 Fe;
- 선택적으로, 0.06 내지 1.00 %의 질량 분율에 따른 Ag 및/또는 0.06 내지 1.00 %의 질량 분율에 따른 Li 중에서 선택된 적어도 하나의 원소;
- 선택적으로, 각각 0.05 %(즉, 500 ppm) 미만 및 총 0.15 % 미만의 질량 분율에 따른 불순물; 및
- 잔부 알루미늄
을 포함하는 것인 부품 제조 방법. - 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 알루미늄 합금은 적어도 80 %, 바람직하게는 적어도 85 %의 알루미늄을 포함하는 것인 부품 제조 방법.
- 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서, 각 층의 두께는 10 내지 250 μm, 바람직하게는 30 내지 250 μm, 바람직하게는 50 내지 200 μm, 바람직하게는 60 내지 180 μm, 바람직하게는 80 내지 180 μm, 바람직하게는 90 내지 170 μm, 바람직하게는 100 내지 160 μm로 이루어지는 것인 부품 제조 방법.
- 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 방법으로 형성된 알루미늄 합금부.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
FRFR2105626 | 2021-05-28 | ||
FR2105626A FR3123235A1 (fr) | 2021-05-28 | 2021-05-28 | Procédé de fabrication d'une pièce en alliage d'aluminium mettant en œuvre une technique de fabrication additive avec préchauffage. |
PCT/FR2022/050981 WO2022208037A1 (fr) | 2021-05-28 | 2022-05-24 | Procede de fabrication d'une piece en alliage d'aluminium mettant en œuvre une technique de fabrication additive avec prechauffage |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
KR20240014505A true KR20240014505A (ko) | 2024-02-01 |
Family
ID=77411804
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
KR1020237045059A Pending KR20240014505A (ko) | 2021-05-28 | 2022-05-24 | 예열을 이용하여 적층 가공을 구현하는 알루미늄 합금부 제조 방법 |
Country Status (9)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20240227023A1 (ko) |
EP (1) | EP4347157A1 (ko) |
JP (1) | JP2024521805A (ko) |
KR (1) | KR20240014505A (ko) |
CN (1) | CN117396290A (ko) |
CA (1) | CA3219536A1 (ko) |
DE (1) | DE22733191T1 (ko) |
FR (1) | FR3123235A1 (ko) |
WO (1) | WO2022208037A1 (ko) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP4537957A1 (en) * | 2023-10-13 | 2025-04-16 | B/E Aerospace, Inc. | Method of manufacturing an additively manufactured energy absorber to improve performance |
CN117778823B (zh) * | 2024-01-02 | 2025-06-10 | 季华实验室 | 高强耐热铝合金及其制备方法 |
Family Cites Families (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6626441B2 (ja) | 2013-07-10 | 2019-12-25 | アーコニック インコーポレイテッドArconic Inc. | 鍛造製品および他の加工製品の製造方法 |
US20170016096A1 (en) | 2015-07-16 | 2017-01-19 | Hamilton Sundstrand Corporation | Method of manufacturing aluminum alloy articles |
JP6393008B1 (ja) * | 2017-04-27 | 2018-09-19 | 株式会社コイワイ | 高強度アルミニウム合金積層成形体及びその製造方法 |
FR3086872B1 (fr) * | 2018-10-05 | 2022-05-27 | C Tec Tech Center | Procede de fabrication d'une piece en alliage d'aluminium |
CN113840938A (zh) * | 2019-05-06 | 2021-12-24 | Eos有限公司 | 用于直接金属激光烧结的具有改善可加工性的金属合金 |
FR3110095B1 (fr) * | 2020-05-13 | 2022-11-11 | C Tec Constellium Tech Center | Procédé de fabrication d'une pièce en alliage d'aluminium |
FR3110097B1 (fr) * | 2020-05-13 | 2022-11-18 | C Tec Constellium Tech Center | Procédé de fabrication d'une pièce en alliage d'aluminium |
CN111593234B (zh) * | 2020-07-10 | 2021-10-26 | 中南大学 | 一种激光增材制造用铝合金材料 |
-
2021
- 2021-05-28 FR FR2105626A patent/FR3123235A1/fr active Pending
-
2022
- 2022-05-24 CN CN202280038119.0A patent/CN117396290A/zh active Pending
- 2022-05-24 WO PCT/FR2022/050981 patent/WO2022208037A1/fr active Application Filing
- 2022-05-24 EP EP22733191.5A patent/EP4347157A1/fr active Pending
- 2022-05-24 KR KR1020237045059A patent/KR20240014505A/ko active Pending
- 2022-05-24 US US18/562,746 patent/US20240227023A1/en active Pending
- 2022-05-24 JP JP2023573046A patent/JP2024521805A/ja active Pending
- 2022-05-24 CA CA3219536A patent/CA3219536A1/en active Pending
- 2022-05-24 DE DE22733191.5T patent/DE22733191T1/de active Pending
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN117396290A (zh) | 2024-01-12 |
WO2022208037A1 (fr) | 2022-10-06 |
US20240227023A1 (en) | 2024-07-11 |
CA3219536A1 (en) | 2022-10-06 |
EP4347157A1 (fr) | 2024-04-10 |
FR3123235A1 (fr) | 2022-12-02 |
DE22733191T1 (de) | 2024-06-20 |
JP2024521805A (ja) | 2024-06-04 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR102722473B1 (ko) | 알루미늄 합금 부품 제조 공정 | |
CN111699063B (zh) | 制造铝-铬合金零件的方法 | |
US12037661B2 (en) | Process for manufacturing an aluminum alloy part | |
CN112805105B (zh) | 制造铝合金零件的方法 | |
JP7530368B2 (ja) | 少なくともジルコニウムとマグネシウムとを含む合金である、アルミニウム合金製部品の製造方法 | |
CN112805106B (zh) | 制造铝合金零件的方法 | |
US20230191489A1 (en) | Method for producing an aluminium alloy part | |
US20230191488A1 (en) | Method for producing an aluminium alloy part | |
KR102251066B1 (ko) | 티타늄, 알루미늄, 니오븀, 바나듐 및 몰리브덴의 bcc 재료, 및 그로부터 제조된 제품 | |
JP7386819B2 (ja) | アルミニウム合金からなる部品の製造方法 | |
CN113412172B (zh) | 制造铝合金零件的方法 | |
US20220126367A1 (en) | Process for manufacturing an aluminum alloy part | |
KR20220085777A (ko) | 적층 가공을 위한 FeCrAl 의 프린트가능한 분말 재료 및 적층 가공된 대상물 및 그 용도 | |
CN112384636A (zh) | 制造铝合金零件的方法 | |
KR20240014505A (ko) | 예열을 이용하여 적층 가공을 구현하는 알루미늄 합금부 제조 방법 | |
KR20250051726A (ko) | 알루미늄 합금 부품을 제조하기 위한 방법 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
PA0105 | International application |
Patent event date: 20231227 Patent event code: PA01051R01D Comment text: International Patent Application |
|
PG1501 | Laying open of application |