科创中国

行业领域

新材料技术

需求背景

增材制造(AM)工艺涉及使用存储的几何模型在“构建板”上积累分层材料,

以生产具有模型定义的特征的三维(3-D)物体。AM技术能够使用多种材料打印

复杂的组件。基于计算机辅助设计(CAD)模型制造3-D物体。AM工艺可以直接

从CAD模型制造实体的3D物体，无需额外的工具。

AM工艺的一一个实例是粉末床融合(PBF)，它使用激光、电子束或其他能源

来烧结或熔化沉积在粉末床中的金属粉末，从而将粉末颗粒在目标区域凝聚在

- -起以产生具有所需几何形状的3-D结构。可以在PBF中使用不同的材料或材

料的组合，例如金属、塑料和陶瓷，以创建3-D物体。其他更先进的AM技术，

包括下面进一步讨论的那些，也是可用的或正在开发中，并且每一种都可以适

用于本公开内容。

AM工艺的另一个实例为Binder Jet(BJ)工艺，该工艺使用粉末床(类似于

PBF)，其中金属粉末分层散布并使用有机粘合剂粘合。所得部件是生坯部件，

需要烧掉粘合剂并烧结以将各层固结成全密度。金属粉末材料可以具有与PBF

粉末相同的化学组成和相似的物理特性。

需解决的主要技术难题

金属合金，例如铝合金，经常用于各种工程应用，例如汽车和航空航天。

在许多应用中，这些工程应用可以受益于提供高性能和可持续性的合金。此外，

经济的合金可能更有利，例如，当包括稀有元素和/或昂贵元素的合金对于相对

大规模和/或商业应用可能是不切实际时。

虽然存在满足.上述条件的一-些合金，但这些现有合金大多不适合增材制造

(AM)应用，例如选择性激光熔化(SLM)和/或粉末床融合(PBF)。例如，使用通常

用于传统制造(即，非AM制造)的合金的AM工艺可能导致这些合金的不可

按受的微观结构和/或其他特性(例如，导致有缺陷和/或不安全的产品)。

例如，与传统制造工艺相比，AM工艺可包括非常小的熔池和/或合金从液

态到固态的非常高的冷却速率。因此，AM工艺中使用的合金可预期会发展出微

观结构和/或其他特性(例如，通过相对小的熔池和/或相对高的冷却速率)，从

而产生高的强度、延展性、断裂韧性、疲劳强度、耐腐蚀性和/或高温强度，因

此产生令人满意的产品。

期望实现的主要技术目标

鉴于上述情况，需要对于各种汽车、航空航天和/或共他工程应用中的AM

用高性能且经济可行的合金。本公开描述了可以在AM工艺中实施的合金，例.

如SLM、PBF、DED等。以这种方式，例如，可以生产本发明中公开的合金的

增材制造结构。本公开的合金可为汽车、航空航天和/或其他工程应用中的AM

提供改进的性能。合金可在AM环境中产生改进的性能，例如高强度(例如屈

服强度)、延展性、断裂韧性、疲劳强度、耐腐蚀性、高温强度、伸长率和/或其

任何组合中的一种或多种。此外，本公开的合金的应用在经济上是可行的，例.

如，在汽车、航空航天和/或其他工程应用中的AM的商业环境和/或生产规模中。

一方面，描述了高性能铝合金。耐撞性是构成材料碰撞性能的抗拉、剪切

和压缩强度的组合。分析和实验数据被各种行业( 例如汽车)在设计和工程结

构结合材料时使用。

处理进度