[發明專利]使用鋁金屬芯絲增材制造的系統和方法

在審

• 申請號: 202010195917.7
• 申請日: 2020-03-19
• 公開（公告）號: CN111715974A
• 公開（公告）日: 2020-09-29
• 發明（設計）人: 帕特里克·貝魯比;格雷戈里·J·布拉默;劉雙
• 申請（專利權）人: 霍伯特兄弟有限責任公司
• 主分類號: B23K9/04
• 分類號: B23K9/04;B23K9/173;B23K9/32;B23K35/28
• 代理公司: 上海脫穎律師事務所 31259
• 代理人: 脫穎;施嘉薇

1.一種形成增材制造的鋁部件的方法，包括：

在金屬芯鋁絲與所述增材制造的鋁部件之間建立電弧，其中所述金屬芯鋁絲包括金屬包鞘和布置在所述金屬包鞘內的顆粒芯部；

使用所述電弧的熱量熔化所述金屬芯鋁絲的一部分以形成熔化的液滴；

在惰性氣體流下將所述熔化的液滴轉移到所述增材制造的鋁部件上；以及

在所述惰性氣體流下固化所述熔化的液滴以形成所述增材制造的鋁部件的沉積物；

其中所述顆粒芯包含鋁金屬基納米復合物(Al-MMNC)，所述鋁金屬基納米復合物包含鋁金屬基體和陶瓷納米顆粒，并且

其中所述陶瓷納米顆粒具有在10nm和250nm之間的平均粒度。

2.根據權利要求1所述的方法，包括經由增材制造系統的控制器向所述增材制造系統的機器人系統提供控制信號以相對于所述增材制造的鋁部件定位所述增材制造系統的焊炬，其中所述焊炬接收所述金屬芯鋁絲和所述惰性氣體流并朝著所述增材制造的鋁部件供應所述金屬芯鋁絲和所述惰性氣體流。

3.根據權利要求2所述的方法，包括經由所述控制器提供控制信號以啟動所述增材制造系統的送絲系統以便以特定的送絲速度向所述增材制造系統的焊炬供給所述金屬芯鋁絲。

4.根據權利要求3所述的方法，包括經由所述控制器提供控制信號以啟動所述增材制造系統的氣體供應系統以便以特定的惰性氣體流速向所述增材制造系統的焊炬供給所述惰性氣體流。

5.根據權利要求4所述的方法，包括經由所述控制器提供控制信號以啟動所述增材制造系統的電力系統以便提供電力從而以特定的電壓和特定的電流在所述金屬芯鋁絲與所述增材制造的鋁部件之間建立電弧。

6.根據權利要求1所述的方法，其中所述金屬包鞘是6xxx系列鋁合金或1xxx系列鋁合金。

7.根據權利要求1所述的方法，其中所述金屬芯鋁絲的所述金屬包鞘是包含擠出的鋁合金管的無縫金屬包鞘。

8.根據權利要求1所述的方法，其中所述金屬芯鋁絲的所述金屬包鞘的固相線比所述第一合金的固相線高至少5％。

9.根據權利要求1所述的方法，其中所述金屬芯鋁絲的顆粒芯部包括第一合金，所述第一合金包含多種元素，并且其中所述第一合金具有比所述第一合金的多種元素的各個熔點中的每個熔點更低的固相線。

10.根據權利要求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.根據權利要求9所述的方法，其中所述金屬芯鋁絲的顆粒芯部包括作為共晶或近共晶合金的第二合金。

12.根據權利要求9所述的方法，其中所述金屬芯鋁絲的顆粒芯部包括額外合金，其中所述額外合金中的每種合金具有比所述第一合金的固相線更高的固相線，并且其中所述顆粒芯部包括大于所述第一合金的25％的重量。

13.根據權利要求1所述的方法，其中所述增材制造的鋁部件本質上由沉積物組成。

14.根據權利要求1所述的方法，其中所述金屬包鞘是4xxx系列鋁合金或者5xxx系列鋁合金。

15.根據權利要求1所述的方法，其中所述陶瓷納米顆粒包括氧化鋁(Al₂O₃)、碳化硼(B₄C)、碳納米管(CNT)、石墨(Gr)、二氧化鈦(TiO₂)、碳化硅(SiCp)、碳化鎢(WC)、氮化硅(Si₃N₄)、氮化鋁(AlN)、碳化鈦(TiC)或二氧化硅(SiO₂)。