DE102007018123B4 - Method for producing a structural component from an aluminum-based alloy - Google Patents

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Abstract

Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils aus einer Aluminiumbasislegierung mittels Rapid-Prototyping,
wobei ein Ausgangswerkstoff von einer Wärmequelle lokal aufgeschmolzen wird und unmittelbar danach wieder erstarrt,
wobei als Ausgangswerkstoff eine Aluminium-Scandium-Legierung verwendet wird, und
wobei das aus dem Ausgangswerkstoff hergestellte Strukturbauteil einer nachträglichen Wärmebehandlung, die in mehreren Stufen und/oder Schritten ausgeführt wird, unterzogen wird.Method for producing a structural component from an aluminum-based alloy by means of rapid prototyping,
wherein a source material is locally melted by a heat source and immediately solidifies again,
wherein as starting material an aluminum-scandium alloy is used, and
wherein the structural component made of the starting material is subjected to a subsequent heat treatment, which is carried out in several stages and / or steps.

Description

Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils aus einer Aluminiumbasislegierung mittels Rapid-Prototyping, wobei ein Ausgangswerkstoff von einer Wärmequelle lokal aufgeschmolzen wird und unmittelbar danach wieder schnell erstarrt, um somit lagenweise ein Bauteil mit gewünschter Endkontur aufzubauen.The The invention relates to a method for producing a structural component from an aluminum-based alloy by means of rapid prototyping, wherein a source material from a heat source locally melted and immediately afterwards solidifies again quickly, in layers a component with desired Build up final contour.

Erfindungsgemäß wird als Ausgangswerkstoff eine Aluminium-Scandium-Legierung für die Herstellung sogenannter „Rapid-Prototyping (RP)"-Bauteile verwendet. Darunter sind solche Bauteile zu verstehen, die ohne „Umwege", d. h. ohne weitere thermo-mechanische Prozessschritte, direkt und mit der gewünschten Endkontur hergestellt werden und derart belastbar sind, dass sie die mechanisch-technologischen Funktionen „normal" hergestellter Bauteile übernehmen können. Diese direkte Bauteilgenerierung ist in der Fachwelt unter einer Vielzahl von Namen oder Bezeichnungen bekannt – „direkt metal sintering" (DMS), „powder metal sintering", „laser assisted metal sintering, „fusing" oder „near net shaping", „solid free form fabrication (SF3)" etc. – was nachstehend ganz allgemein als „Rapid-Prototyping" bezeichnet wird. Bei der Herstellung höherer Stückzahlen wird in jüngster Zeit auch oft der Begriff „Rapid Manufacturing" verwendet. Im Folgenden soll jedoch lediglich der Begriff „Rapid-Prototyping" verwendet werden, was jedoch keinerlei einschränkend, beispielsweise auf eine nur geringe Stückzahl, zu verstehen ist.According to the invention, an aluminum-scandium alloy is used as the starting material for the production of so-called "rapid prototyping (RP)" components, which are to be understood as meaning components which, without "detours", ie without further thermo-mechanical process steps, directly and with The desired final contour can be produced and can be loaded in such a way that they can take on the mechanical-technological functions of "normally" produced components.This direct component generation is known in the art under a multiplicity of names or designations - "direct metal sintering" (DMS). "Powder metal sintering", "laser assisted metal sintering", "fusing" or "near net shaping", "solid free form fabrication (SF 3 )" etc. - which is generally referred to below as "rapid prototyping" In recent years, the term "rapid manufacturing" is often used to produce larger quantities. In the following, however, only the term "rapid prototyping" is to be used, but this is not meant to be limiting, for example to a small number of items.

Überall, wo sehr schnell oder unter hohem Zeitdruck Unikate bzw. hoch belastbare Bauteile für eine (Neu)Konstruktion gebraucht werden, sind solche direkten Produktgenerierungsverfahren von sehr großem Interesse. Neben Neukonstruktionen sind aber auch Reparaturen, oftmals sehr alter Bauteile, für welche keinerlei Fertigungs- und Vorrichtungsmittel mehr existieren, für die oben beschriebenen RP-Methoden ausgesprochen wichtig, da sonst schnelle und kostengünstige Reparaturen solcher Bauteile oder Komponenten nicht möglich wären.All over, where very fast or under high time pressure unique or highly resilient Components for a (New) construction used are such direct product generation methods from very big Interest. In addition to new constructions are also repairs, often very old components, for which no longer exist any manufacturing and device means, for the above described RP methods extremely important, otherwise fast and cost-effective Repairs of such components or components would not be possible.

Den oben genannten RP-Verfahren ist gemein, dass der Bauteil- bzw. RP-Werkstoff durch eine, in der Regel von einem CNC-Programm gesteuerten Wärmequelle (z. B. einem Laser oder einem Elektronenstrahl) lokal aufgeschmolzen wird und sofort danach wieder erstarrt. So wird inkrementell, dem CNC-Programm folgend, die 3-dimensionale Bauteilgeometrie mehr oder minder Punkt für Punkt bzw. Schritt für Schritt schichtweise bzw. lagenweise aufgebaut. Durch das Aufschmelzen und Erstarren besitzt das RP-Bauteil global betrachtet eine Gussstruktur, welche jedoch durch die hohe örtlich wirkende Abkühlgeschwindigkeit viel feinkörniger ist, als die Gussstruktur, die man in komplett in einem Durchgang gegossenen Bauteilen finden würde.The The aforementioned RP method has in common that the component or RP material is replaced by a usually controlled by a CNC program heat source (For example, a laser or an electron beam) locally melted and solidifies immediately afterwards. This is how incremental, the CNC program following, the 3-dimensional component geometry more or less point for point or step by step Step by layer or layered. By the melting and solidifying, the RP component has a globally cast structure, which, however, by the high local acting cooling rate much finer grained is, as the cast structure, which is complete in one go would find cast components.

Seit Mitte der 90-iger Jahre des letzten Jahrhunderts wird intensiv an der Methode des „direkten Aufbaus" von metallischen Strukturen durch das lokale Aufschmelzen und Erstarren eines Ausgangswerkstoffes gearbeitet. So hat die Firma AEROMET (Minnesota, USA) mittels CO2-Laser und der Zugabe von Titan-Legierungspulver rechnergestützt Bauteil für den Flugzeugbau hergestellt. Diese prinzipielle Vorgehensweise wurde von vielen anderen Firmen nachvollzogen, wobei einzelne Elemente des Prozesses verändert wurden.Since the mid-90s of the last century, intensive work has been done on the method of "directly building up" metallic structures through the local melting and solidification of a starting material, such as AEROMET (Minnesota, USA) using CO 2 lasers and the Addition of Titanium Alloy Powder Computer-aided Manufactured component for aircraft construction This principle procedure was followed by many other companies, whereby individual elements of the process were changed.

Des Weiteren ist bekannt, dass in der Kunststoff-Spritzgusstechnik die Spritzformen aus legiertem Stahl, gerade zu Beginn in der schwierigen Prototypenphase, oftmals ebenfalls direkt aus Stahlpulvern (mit Hilfe eines Laserstrahls) aufgebaut (gesintert) werden, um schnell erste Tests ausführen zu können. Hier tummelt sich mittlerweile eine Vielzahl von Firmen bzw. Anwendern auf dem Markt, welche als Anlagentechnik zum Teil Eigenkonstruktionen benutzen oder auch kommerziell verfügbare Systemen kaufen.Of Furthermore, it is known that in plastic injection molding the Alloy steel injection molds, just starting in the difficult Prototype phase, often also directly from steel powders (with Help of a laser beam) can be built up (sintered) to fast perform first tests to be able to. In the meantime, a large number of companies and users are bustling around here on the market, which as systems engineering partly own constructions or buy commercially available systems.

Die Anwendung des direkten Laser-Sinterns (DLS) auf hoch belastete Bauteile aus Al-Legierungen steckt noch in den Anfängen. Einerseits ist die Verfahrenstechnik schwierig (wie vom Schweißen her bekannt, neigen Al-Legierungen unerwünschterweise zur Poren- als auch zur Erstarrungsheißrissbildung, wodurch Legierungsauswahl und Prozessfenster eingegrenzt sind), andererseits sind die Festigkeitseigenschaften nicht ausreichend, um eine Substitution eines hoch belasteten Standardbauteils (z. B. aus dem Vollen gefrässt) zuzulassen.The Application of direct laser sintering (DLS) to heavily loaded components Al alloys are still in their infancy. On the one hand is the process engineering difficult (as from welding Al alloys are known to be known undesirably for pore as well as for solidification hot cracking, thereby alloy selection and process windows are limited), on the other hand, the strength properties insufficient to substitute a heavily loaded standard component (eg iced from scratch) permit.

So erfordern beispielsweise Al-Motorkomponenten (in Standardmotoren, aber auch im Motorsport), gefertigt über eine etablierte Prozesskette (Gießen, Schmieden und Zerspanen oder als reine Gussbauteile), Festigkeitsprofile von 250 MPa < Rm < 350 MPa, 150 MPa < Rpo,2 < 300 MPa und 3% < A5 < 10%. Zur Erfüllung solcher Forderungen sind werkstofftechnisch mehrere Schritte, beginnend mit dem Abguss, einer Löseglühung bei einer Temperatur größer 450°C, gefolgt vom Abschrecken in Wasser, was bekanntlich Verzugsprobleme mit sich bringt, und einer nachträglichen Warmauslagerung nötig.So For example, Al engine components (in standard engines, but also in motorsport), manufactured via an established process chain (casting, forging and machining or as pure cast components), strength profiles of 250 MPa <Rm <350 MPa, 150 MPa <Rpo, 2 <300 MPa and 3% <A5 <10%. To fulfill such Requirements are material technically several steps, starting with the casting, a solution annealing at a temperature greater than 450 ° C, followed quenching in water, which is known to cause problems of delay, and a subsequent one Hot storage required.

Im Motorbau, aber auch für andere Komponenten, werden seit vielen Jahren vorzugsweise AlSi7-12Mgxyz-Legierungen verwendet. Würde man diese Werkstoffe in Form von Pulver oder Draht zur direkten Bauteilgenerierung einsetzen (dies geschieht bisweilen), so lägen die erzielbaren Festigkeiten mit Rm < 250 MPa und Rpo,2 < 150 MPa sowie einer Dehnung < 10% so niedrig, dass ein direkter Einsatz im angestrebten Produkt nicht sinnvoll erscheint. Auch eine anschließende Warmauslagerung in einem Temperaturbereich von 100°C bis 250°C würde die Festigkeitseigenschaften nur unwesentlich verbessern.In engine construction, but also for other components, AlSi7-12Mgxyz alloys have been used for many years. If these materials were used in the form of powder or wire for direct component generation (this sometimes happens), the achievable strengths with Rm <250 MPa and Rpo, 2 <150 MPa and an elongation <10% would be so low that a direc The use in the desired product does not seem sensible. A subsequent thermal aging in a temperature range of 100 ° C to 250 ° C would improve the strength properties only slightly.

Einzig die schon zuvor angesprochene komplette Fertigungskette (Löseglühung, Abschrecken etc.) würde die Festigkeit deutlich verbessern.Only the previously mentioned complete production chain (annealing annealing, quenching, etc.) would the Significantly improve strength.

Andere Al-Werkstoffsysteme, die bisweilen zur Herstellung von Gussbauteilen verwendet werden, wie zum Beispiel AlZnMgxyz- oder AlCuxyz-Legierungen, eignen sich ebenfalls nur bedingt zum direkten Generieren von Bauteilen, da ihre Festigkeitseigenschaften aus konstruktiver Sicht unbefriedigend sind. Sie sind zudem korrosionsempfindlich und haben generell eine große Neigung zur Bildung von Erstarrungsheißrissen.Other Al material systems, sometimes for the production of cast components used, such as AlZnMgxyz or AlCuxyz alloys, are also only partially suitable for the direct generation of components, because their strength properties are unsatisfactory from a structural point of view. They are also susceptible to corrosion and generally have a large inclination for the formation of solidification hot cracks.

Somit besteht der Nachteil der bisher bekannten RP-Verfahren darin, dass die erreichbare Festigkeit der geschaffenen Strukturbauteile im Regelfall nicht ausreichend ist, um die entstandenen Strukturbauteile unmittelbar ihrer Verwertung zuführen zu können. Vielmehr müssen die Strukturbauteile meist einem Lösungsglühen – je nach Legierungszusammensetzung (Temperaturen höher als 450°C) – einem nachfolgenden Abschrecken und einer nachträglichen Warmauslagerung unterzogen werden, um Gefüge zu erreichen, die die geforderten Festigkeitseigenschaften aufweisen. Besonders beim Abschrecken tritt dann aber das Problem des Verzugs (und ungleichmäßig verteilter Eigenspannungen) auf, wodurch das Verfahren, dessen Ziel ja darin besteht, unmittelbar konturtreue Bauteile zu erhalten, infragegestellt wird.Consequently the disadvantage of the previously known RP methods is that the achievable strength of the created structural components in As a rule, it is not sufficient for the resulting structural components directly to their utilization to be able to. Rather need the structural components usually a solution annealing - depending on the alloy composition (Temperatures higher as 450 ° C) - one subsequent quenching and subsequent heat aging be to structure to achieve that have the required strength properties. Especially when quenching occurs but then the problem of delay (and unevenly distributed Residual stresses), whereby the method, whose aim yes therein is questioned to obtain immediately contoured components, questioned becomes.

Zudem ist aus Offenlegungsschrift DE 1 817 499 A eine Aluminiumlegierung bekannt, die einen kleineren Anteil eines oder mehrerer Übergangselemente und einen hohen Härtegrad aufweist.In addition, from published patent application DE 1 817 499 A an aluminum alloy is known which has a smaller proportion of one or more transition elements and a high degree of hardness.

Aus der Offenlegungsschrift DE 102 48 594 A1 ist bekannt, Scandium- und/oder Zirkon-legierte Aluminiumblechmaterialien mittels Dünnbandgießen oder Gießwalzen zu erzeugen.From the publication DE 102 48 594 A1 It is known to produce scandium and / or zirconium-alloyed aluminum sheet materials by means of strip casting or casting rolls.

Aus EP 1 439 239 A1 ist eine weitere Aluminium-basierte Legierung bekannt, die Aluminium, Scandium und zumindest eines der Elemente Gadolinium oder Zirkon enthält.Out EP 1 439 239 A1 Another aluminum-based alloy is known that contains aluminum, scandium and at least one of the elements gadolinium or zirconium.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht demnach darin, ein Verfahren zur Herstellung von konturgetreuen Strukturbauteilen aus Aluminiumbasislegierung anzugeben, mit dem Festigkeitseigenschaften erzielbar sind, die eine direkte bestimmungsgemäße Verwendung des generierten Strukturbauteils zulassen.The It is therefore an object of the present invention to provide a method for the production of conformal structural components made of aluminum-based alloy specify with the strength properties are achievable, the a direct intended use of the generated structural part.

Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe dadurch gelöst, dass in einem RP-Prozess, wobei ein Ausgangstoff aufgeschmolzen wird und unmittelbar danach wieder schnell erstarrt, um ein Bauteil mit gewünschter Endkontur lagenweise aufzubauen, als Ausgangswerkstoff eine Aluminium-Scandium-Legierung verwendet wird, deren Scandium (Sc)-Gehalt bei mindestes 0,4 Gew.-% liegt. Vorzugsweise liegt der Scandium (Sc)-Gehalt zwischen 0,41 Gew.-% und 2,0 Gew.-%, besonders bevorzugt zwischen 0,8 Gew.-% und 1,4 Gew.-%.According to the invention this Task solved by that in an RP process, wherein a starting material is melted and immediately thereafter quickly solidifies again to a component with the desired final contour in layers as starting material an aluminum scandium alloy whose scandium (Sc) content is at least 0.4% by weight lies. Preferably, the scandium (Sc) content is between 0.41 Wt .-% and 2.0 wt .-%, particularly preferably between 0.8 wt .-% and 1.4% by weight.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist der Ausgangswerkstoff, also die Aluminium-Scandium-Legierung, zusätzlich das Element Magnesium auf und zwar im Bereich von 2,0 Gew.-% bis 10 Gew.-%. Die Magnesium (Mg)-Zulegierung liegt besonders bevorzugt zwischen 3,0 Gew.-% und 6,0 Gew.-% bzw. zwischen 4,0 Gew.-% und 5,0 Gew.-%.at a preferred embodiment the method according to the invention has the starting material, ie the aluminum scandium alloy, additionally the Element magnesium in the range of 2.0 wt .-% to 10 Wt .-%. The magnesium (Mg) alloy is more preferably intermediate 3.0 wt .-% and 6.0 wt .-% and between 4.0 wt .-% and 5.0 wt .-%.

Es hat sich gezeigt, dass erfindungsgemäß hergestellte Strukturbauteile aus Aluminium-Scandium-Ausgangswerkstoffen oder Aluminium-Magnesium-Scandium-Ausgangswerkstoffen der voranstehend spezifizierten Zusammensetzung hervorragende Materialeigenschaften aufweist, die ein direktes Verwenden des generierten Strukturbauteils zulassen. Die inhärent hohen Abkühlgeschwindigkeiten des RP-Verfahrens ermöglichen es, hohe Festigkeiten, hohe Streckgrenzen, hervorragendes Korrosionsverhalten sowie eine sehr gute Schweißbarkeit zu erzielen. Erfindungsgemäß hergestellte RP-Strukturbauteile weisen typischerweise eine Zugfestigkeit (Rm) von mehr als 300 MPa und eine Streckgrenze (Rpo.2) von mehr als 200 MPa sowie eine Bruchdehnung (A5) von über 10% auf.It has shown that structural components produced according to the invention made of aluminum scandium starting materials or aluminum magnesium scandium starting materials the composition specified above has excellent material properties comprising directly using the generated structural component allow. The inherent high cooling rates of Enable RP process it, high strength, high yield strength, excellent corrosion behavior as well as a very good weldability to achieve. Produced according to the invention RP-structural components typically have a tensile strength (Rm) of greater than 300 MPa and a yield strength (Rpo.2) of more than 200 MPa and an elongation at break (A5) from above 10% up.

Zwar sind aus dem Stand der Technik Aluminiumwerkstoffsysteme mit Scandium und Magnesium bekannt (vergleiche US 3 619 181 , US 6 258 318 B1 ), jedoch werden die dort offenbarten Aluminiumwerkstoffsysteme mit Scandium bzw. Magnesium nur für Standardbleche verwendet. Ein Hinweis zur Verwendung solcher Werkstoffsysteme im Zusammenhang mit der direkten Bauteilgenerierung mittels Rapid-Prototyping-Verfahren, wie zum Beispiel dem direkten Metallsintern, findet sich nicht. Im Gegensatz dazu wird im Stand der Technik (vergleiche EP 0 918 095 A1 oder auch US 6 139 653 ) nur offenbart, Aluminium-Scandium-Werkstoffsysteme oder Aluminium-Magnesium-Scandium-Werkstoffsysteme für Feinguss oder auch Walzverfahren zu verwenden. Der entscheidende Vorteil, der durch die erfindungsgemäße Anwendung solcher an sich bekannten Werkstoffsysteme entsteht, ergibt sich durch die Kombination dieser Werkstoffsysteme mit dem RP-Verfahren und macht auf diese Weise das direkte Metallsintern von hochbelastbaren Strukturbauteilen aus Aluminiumlegierung möglich. Dabei wird auch der Umstand genutzt, dass das Aufschmelzen des Ausgangswerkstoffs gefolgt wird von einer Erstarrung mit nachfolgender schneller Abkühlung, auf Temperaturen < 350°C, da die freiwerdende Schmelzwärme problemlos in den Bauteilhalter (auf dem das Strukturbauteil aufgebaut wird) oder in das aufwachsende Strukturbauteil selbst abfließen kann.Although aluminum material systems with scandium and magnesium are known from the prior art (cf. US Pat. No. 3,619,181 . US Pat. No. 6,258,318 B1 ), however, the aluminum material systems disclosed there with scandium or magnesium are used only for standard metal sheets. An indication of the use of such material systems in connection with the direct component generation by means of rapid prototyping methods, such as direct metal sintering, is not found. In contrast, in the prior art (see EP 0 918 095 A1 or US 6,139,653 ) only discloses using aluminum scandium material systems or aluminum-magnesium-scandium material systems for precision casting or even rolling processes. The decisive advantage that results from the use according to the invention of such known material systems results from the combination of these material systems with the RP method and makes possible in this way the direct metal sintering of heavy-duty structural components made of aluminum alloy. It will also used the fact that the melting of the starting material is followed by a solidification with subsequent rapid cooling to temperatures <350 ° C, since the released heat of fusion can easily flow into the component holder (on which the structural component is built) or in the growing structural component itself ,

Die Attraktivität des erfindungsgemäßen Verfahrens kann dadurch gesteigert werden, dass gemäß einer weiteren Ausbildung der Erfindung, dem Ausgangswerkstoff solche zusätzlichen Legierungselemente beigefügt sind, die sich komplementär oder substitutiv zu Scandium verhalten, insbesondere Zr, Ti, Ta, Hf, Y, Er. Der Metallurge kennt alle diese Elemente als so genannte Dispersoide bildende Elemente (in der Regel in der stöchiometrischen Form Al3X), die zur Gefügeausbildung, thermo-mechanischen Gefügestabilisierung und Festigkeitssteigerung verwendet werden. Typischerweise liegt der Anteil dieser Disersoide bildenden Elemente pro Element bei maximal 2,0 Gew.-% und in Summe bei maximal 3,0 Gew.-%. Besonders bevorzugt liegt der Anteil der zu Scandium komplementären oder substituiven Elemente in Summe nicht über 0,8 Gew.-%.The attractiveness of the method according to the invention can be increased by the fact that, according to a further embodiment of the invention, the starting material is accompanied by such additional alloying elements which behave complementarily or substitutively to scandium, in particular Zr, Ti, Ta, Hf, Y, Er. The metallurgist knows all these elements as so-called dispersoid-forming elements (usually in the stoichiometric form Al 3 X), which are used for microstructure, thermo-mechanical microstructural stabilization and strength enhancement. Typically, the proportion of these di-isoide-forming elements per element at a maximum of 2.0 wt .-% and a total of at most 3.0 wt .-%. More preferably, the proportion of scandium-complementary or substituent elements in total is not more than 0.8 wt .-%.

Für das Werkstoffsystem Aluminium-Magnesium-Scandium eignen sich als weitere Legierungsbestandteile, je nach den gewünschten mechanisch technologischen Eigenschaften, die Elemente Zn, Mn, Ag, Li, Cu, Si, Fe wobei der Anteil dieser zusätzlichen Legierungselemente pro Element 0,05 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% betragen kann.For the material system Aluminum-magnesium scandium are suitable as further alloy constituents, depending on the desired mechanical technological properties, the elements Zn, Mn, Ag, Li, Cu, Si, Fe wherein the proportion of these additional alloying elements may be from 0.05% to 2.0% by weight per element.

Herstellungsbedingt weisen die verwendeten Aluminium-Scandium-Legierungen bzw. Aluminium-Magnesium-Scandium-Legierungen bekanntlich Verunreinigungen anderer Elemente auf, deren Gehalt einzeln maximal 0,5 Gew.-% und in Summe nicht mehr als 1,0 Gew.-% beträgt.the preparation, have the aluminum scandium alloys or aluminum-magnesium-scandium alloys used It is known that impurities of other elements, their content individually not more than 0.5% by weight and in total not more than 1.0% by weight is.

Zudem können dem Ausgangswerkstoff vor oder während des RP-Pozesses weitere Beimischungen aus metallischen oder nicht metallischen (z. B. keramische) Materialien (z. B. als Pulver) zugesetzt werden.moreover can the starting material before or during of the RP process further admixtures of metallic or not metallic (eg ceramic) materials (eg as a powder) added become.

Im Regelfall wird beim erfindungsgemäßen Verfahren der Ausgangswerkstoff in Form von Pulver oder Draht bereitgestellt. Die Kombination des Werkstoffsystems AlMgSc mit dem direkten Metallsintern zeigt jedoch auch sehr gute Ergebnisse des erzeugten Strukturbauteils, wenn der Ausgangswerkstoff vor dem Aufschmelzen, was in einer weiteren Ausbildung der Erfindung vorgeschlagen wird, als gesintertes, gegossenes oder extrudiertes Formteil vorliegt.in the As a rule, the starting material in the process according to the invention provided in the form of powder or wire. The combination of Material system AlMgSc with direct metal sintering, however, shows also very good results of the structural component produced when the Starting material before melting, resulting in a further training The invention is proposed as a sintered, cast or extruded molded part is present.

Zum Aufschmelzen des Ausgangswerkstoffes ist eine Vielzahl von Möglichkeiten gegeben. Üblicherweise erfolgt dies durch einen Laserstahl, einen Elektronenstrahl oder einen Lichtbogen. Es kann aber auch eine chemische, exotherme Reaktion verwendet werden, oder der Ausgangswerkstoff wird kapazitiv, konduktiv oder induktiv erwärmt. Auch eine beliebige Kombination dieser verschiedenen Wärmequellen ist möglich.To the Melting of the starting material is a variety of possibilities where. Usually this is done by a laser beam, an electron beam or an arc. But it can also be a chemical, exothermic reaction be used, or the source material is capacitive, conductive or inductively heated. Also any combination of these different heat sources is possible.

Bezüglich der erzielbaren Werkstoffeigenschaften erfolgt bei einer bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens die Abkühlung des aufgeschmolzenen Ausgangswerkstoffs mit einer Abkühlrate im Temperaturintervall Tliquidus – T350°C, die größer als 100 K/sec ist. Obwohl solche Abkühlraten im RP-Verfahren an sich inhärent sind, kann zur Erzielung höherer Abkühlraten eine zusätzliche Kühlung verwendet werden. Der große Vorteil dieser hohen Abkühlgeschwindigkeit liegt bezogen auf das Al(Mg)Sc-Werkstoffsystem in der Möglichkeit, gewisse Mengen von Scandium im übersättigten Mischkristall zwängsgelöst zu halten. Besitzt der verwendete RP-Prozess deutlich höhere Abkühlgeschwindigkeiten, dann ist sogar eine Anhebung des erforderlichen Scandium-Gehalts auf über 0,8 Gew.-% möglich.Regarding the achievable material properties takes place in a preferred embodiment the method according to the invention the cooling off of the molten starting material with a cooling rate in Temperature Interval Tliquidus - T350 ° C, greater than 100 K / sec is. Although such cooling rates inherent in the RP process can be to achieve higher cooling rates an additional cooling be used. The great Advantage of this high cooling rate is based on the Al (Mg) Sc material system in the possibility certain amounts of scandium in the supersaturated solid solution to keep zwängsolved. If the RP process used has significantly higher cooling rates, then even an increase of the required scandium content to more than 0.8% by weight possible.

Zudem ist es vorteilhaft, wenn die Erstarrung und Abkühlung des aufgeschmolzenen Ausgangswerkstoffes unter Schutzgas oder im Vakuum stattfindet, wobei als Schutzgas bevorzugt ein solches oder Gemische solcher Gase zur Anwendung kommen, die im Stand der Technik zum Schweißen von Aluminiumwerkstoffen bekannt sind.moreover It is advantageous when the solidification and cooling of the molten Starting material under inert gas or in vacuum takes place, wherein as protective gas is preferably such or mixtures of such Gases are used in the prior art for welding Aluminum materials are known.

Obwohl im Regelfall nicht erforderlich, kann eine dem RP-Verfahren nachgeschaltete Wärmebehandlung die Materialeigenschaften des hergestellten Strukturbauteils noch verbessern und insbesondere die Festigkeit und Zähigkeit erhöhen. Die nachträgliche Wärmebehandlung kann typischerweise bei Temperaturen zwischen 100°C und 400°C für eine Dauer von 10 min bis 100 h erfolgen (z. B. 250°C–400°C/10 min–100 h oder 300°C–350°C/1 h–10 h). Besonders bevorzugt erfolgt die nachträglich Wärmebehandlung im Temperaturintervall von 250°C bis 400°C, für eine Dauer, die die Bildung kohärenter Al3Sc-Phasen bewirkt. D. h., durch die nachträgliche Wärmebehandlung ist eine zusätzliche, signifikante Verfestigung des Al(Mg)Sc-Materials (im RP-Bauteil) durch eine so genannte Ausscheidungshärtung über die Bildung kohärenter Al3Sc-Phasen möglich. Die so erzielbaren Festigkeiten liegen dann für die Zugfestigkeit als auch die Streckgrenze über 400 MPa bei immer noch, für eine direkte Anwendung, ausreichender Dehnung (A5 > 5%). In Folge dessen lässt sich die schon gute Festigkeit des direkt generierten Strukturbauteils durch die nachfolgende Wärmebehandlung deutlich steigern, ohne dass das Zähigkeits- und das Korrosionsverhalten anwendungsgefährdend verschlechtert wird. Selbstverständlich kann die Wärmebehandlung auch in mehreren Stufen und/oder Schritten ausgeführt werden.Although not normally required, a heat treatment downstream of the RP process can still improve the material properties of the structural component produced and, in particular, increase the strength and toughness. The post-heat treatment may typically be carried out at temperatures between 100 ° C and 400 ° C for a period of 10 minutes to 100 hours (eg 250 ° C-400 ° C / 10 minutes-100 hours or 300 ° C-350 ° C / 1 h-10 h). Particularly preferred is the subsequent heat treatment in the temperature range of 250 ° C to 400 ° C, for a duration that causes the formation of coherent Al 3 Sc phases. That is, the subsequent heat treatment, an additional, significant solidification of Al (Mg) Sc material (in the RP component) by a so-called precipitation hardening on the formation of coherent Al 3 Sc phases possible. The strengths that can be achieved are then still sufficient for the tensile strength and the yield strength above 400 MPa, for a direct application, sufficient elongation (A5> 5%). As a result, the already good strength of the directly generated structural component can be significantly increased by the subsequent heat treatment, without the toughness and the corrosion behavior being degraded in a way that endangers the application. Of course, the heat treatment in meh other stages and / or steps.

Des Weiteren kann das Strukturbauteil nach der nachträglichen Wärmebehandlung einer Schnellabkühlung (z. B. Abschrecken in Wasser) auf Raumtemperatur mit einer anschließenden Warmauslagerung im Temperaturbereich 100°C–250°C für eine Dauer von 10 min bis 100 h unterzogen werden.Of Furthermore, the structural component after the subsequent heat treatment a rapid cooling (eg, quenching in water) to room temperature followed by thermal aging in the temperature range 100 ° C-250 ° C for a duration from 10 minutes to 100 hours.

Beispiel:Example:

Zum Nachweis des erfindungsgemäßen Verfahrens sowie der Vorteile eines damit hergestellten RP-Strukturbauteils, wurde folgender Versuch durchgeführt:
Mittels eines fokussierten Nd-YAG Laserstrahls (Laserleistung: 3000 Watt, Fokussierung: 150 mm, Fokusdurchmesser: 300 μm) wurde ein AlMg4,6Sc1,4-Draht (Durchmesser 1,0 mm, Fördervolumen 7 m/min, Prozessgeschwindigkeit 2 m/min) aufgeschmolzen, um so direkt ein blockförmiges Bauteil zu generieren. Als Substrat, und damit gleichzeitig als Wärmesenke, wurde ein 20 mm dicker und 100 × 300 mm großer Block aus der Legierung AlMg5,2MnZnZr verwendet. Auf dieses Substrat wurde das AlMgSc-Bauteil zeilenförmig aufgebaut bis es eine Größe von 150 × 50 × 5 mm besaß. Eine zusätzliche Kühlung wurde nicht genutzt. Schließlich wurde das AlMgSc-Bauteil vom Substrat entfernt und dessen Eigenschaften metallkundlich bewertet. Aus dem RP-Bauteil wurden Zugproben in Anlehnung an EN 10 002 entnommen. Folgende Kennwerte wurden ermittelt:

  • a) Zugfestigkeit im direkt generierten Werkstoff zustand (Mittelwert aus 2 Messungen): Rm = 346 MPa Rpo,2 = 257 MPa A5 = 12%
  • b) Zugfestigkeit im direkt generierten Werkstoffzustand mit anschließender Wärmebehandlung 300°C/5 Std. (Mittelwert aus 2 Messungen): Rm = 450 MPa Rpo,2 = 400 MPa A5 = 5%
To demonstrate the method according to the invention and the advantages of an RP structural component produced therewith, the following experiment was carried out:
Using a focused Nd-YAG laser beam (laser power: 3000 watts, focusing: 150 mm, focus diameter: 300 microns) was a AlMg4.6Sc1,4-wire (diameter 1.0 mm, delivery volume 7 m / min, process speed 2 m / min ) melted so as to directly generate a block-shaped component. As a substrate, and thus at the same time as a heat sink, a 20 mm thick and 100 × 300 mm block of AlMg5,2MnZnZr alloy was used. Onto this substrate, the AlMgSc device was line-shaped until it had a size of 150 × 50 × 5 mm. An additional cooling was not used. Finally, the AlMgSc component was removed from the substrate and its properties evaluated metallurgically. Tensile tests were taken from the RP component in accordance with EN 10 002. The following characteristic values were determined:
  • a) Tensile strength in the directly generated material state (average of 2 measurements): Rm = 346 MPa Rpo, 2 = 257 MPa A5 = 12%
  • b) Tensile strength in directly generated material condition followed by heat treatment 300 ° C / 5 hours (average of 2 measurements): Rm = 450 MPa Rpo, 2 = 400 MPa A5 = 5%

Diese Kennwerte sind deshalb besonders überraschend, da die metallografische Beurteilung des RP-Bauteilgefüges zeigte, dass die Querschnittsflächen der Zugproben durch einen Porenanteil von 5–10% massiv geschwächt waren. Bei einem porenfreien Querschnitt ist also eine noch höhere Zugfestigkeit zu erwarten.These Characteristics are therefore particularly surprising since the metallographic Evaluation of the RP component structure showed that the cross-sectional areas The tensile specimens were massively weakened by a pore content of 5-10%. In a non-porous cross-section is therefore an even higher tensile strength expected.

Die Festigkeitswerte zeigen, dass ein RP-Bauteil aus AlMgSc-Werkstoff durchaus unmittelbar als hoch belastetes Strukturbauteil verwendbar oder in eine hochbelastete Struktur integrierbar ist. Des Weiteren liegen die ermittelten Kennwerte (insbesondere mit Wärmenachbehandlung) erheblich über den Festigkeiten von bisher direkt generierten Al-Bauteilen. Es werden sogar die Festigkeiten klassisch hergestellter Gusskomponenten (z. 13. Feinguss mit kompletter herkömmlicher Prozesskette zur Erzielung bester Werkstoffkennwerte Rm = 300–400 MPa) deutlich überschritten.The Strength values show that an RP component made of AlMgSc material quite directly usable as a highly loaded structural component or can be integrated into a highly loaded structure. Furthermore lie the determined characteristic values (in particular with heat aftertreatment) considerably over the strengths from previously directly generated Al components. It will even be the Strengths of conventionally produced cast components (eg, precision casting with complete conventional Process chain to achieve best material parameters Rm = 300-400 MPa) clearly exceeded.

Claims (25)

Verfahren zur Herstellung eines Strukturbauteils aus einer Aluminiumbasislegierung mittels Rapid-Prototyping, wobei ein Ausgangswerkstoff von einer Wärmequelle lokal aufgeschmolzen wird und unmittelbar danach wieder erstarrt, wobei als Ausgangswerkstoff eine Aluminium-Scandium-Legierung verwendet wird, und wobei das aus dem Ausgangswerkstoff hergestellte Strukturbauteil einer nachträglichen Wärmebehandlung, die in mehreren Stufen und/oder Schritten ausgeführt wird, unterzogen wird.Process for producing a structural component from an aluminum-based alloy by means of rapid prototyping, in which a source material from a heat source locally melted is solidified and immediately afterwards, as the starting material an aluminum scandium alloy is used, and wherein the structural component produced from the starting material an afterthought Heat treatment which is carried out in several stages and / or steps is subjected. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aluminium-Scandium-Legierung verwendete wird, die einen Scandium (Sc)-Anteil von mindestens 0,4 Gew.-% enthält.Method according to claim 1, characterized in that that an aluminum-scandium alloy is used, the one Scandium (Sc) content of at least 0.4 wt .-% contains. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aluminium-Scandium-Legierung verwendete wird, die einen Scandium (Sc)-Anteil von 0,41 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% enthält.Method according to claim 1, characterized in that that an aluminum-scandium alloy is used, the one Scandium (Sc) content of 0.41 wt .-% to 2.0 wt .-%. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aluminium-Scandium-Legierung verwendete wird, die einen Scandium (Sc)-Anteil von 0,8 Gew.-% bis 1,4 Gew.-% enthält.Method according to claim 1, characterized in that that an aluminum-scandium alloy is used, the one Scandium (Sc) content of 0.8 wt .-% to 1.4 wt .-%. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aluminium-Scandium-Legierung verwendet wird, der ein Magnesium (Mg)-Anteil von 2,0 Gew.-% bis 10,0 Gew.-% zulegiert ist.Method according to one of claims 1-4, characterized that an aluminum-scandium alloy is used which has a magnesium (Mg) content from 2.0 wt .-% to 10.0 wt .-% is alloyed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aluminium-Scandium-Legierung verwendet wird, der ein Magnesium (Mg)-Anteil von 3,0 Gew.-% bis 6,0 Gew.-% zulegiert ist.Method according to one of claims 1-4, characterized that an aluminum-scandium alloy is used which has a magnesium (Mg) content of 3.0 wt .-% to 6.0 wt .-% is alloyed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–4, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aluminium-Scandium-Legierung verwendet wird, der ein Magnesium (Mg)-Anteil von 4,0 Gew.-% bis 5,0 Gew.-% zulegiert ist.Method according to one of claims 1-4, characterized that an aluminum-scandium alloy is used which has a magnesium (Mg) content of 4.0 wt .-% to 5.0 wt .-% is alloyed. Verfahren nach einem der Ansprüche Anspruch 5–7, dadurch gekennzeichnet, dass eine Aluminium-Magnesium-Scandium Legierung verwendet wird, die mindestens ein weiteres Legierungselemente der Gruppe bestehend aus Zn, Cu, Mn, Si, Li, Ag und Fe enthält, mit einem Anteil von 0,05 Gew.-% bis 2,0 Gew.-% pro Element.Method according to one of claims claim 5-7, characterized in that an aluminum-magnesium-scandium alloy is used, which contains at least one further alloying elements of the group consisting of Zn, Cu, Mn, Si, Li, Ag and Fe, with a Proportion of 0.05 wt .-% to 2.0% by weight per element. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–8, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangswerkstoff verwendet wird, dem zusätzlich solche Legierungselemente zugefügt sind, die sich zu Scandium (Sc) komplementär oder substitutiv verhalten, insbesondere Zr, Ti, Ta, Hf, Y, Er, wobei ihr Anteil in dem Ausgangswerkstoff einzeln 2,0 Gew.-% und in Summe 3,0 Gew.-% nicht überschreitet.Method according to one of claims 1-8, characterized that a starting material is used, in addition to such Added alloying elements which are complementary or substitutive to scandium (Sc), in particular Zr, Ti, Ta, Hf, Y, Er, their proportion in the starting material individually 2.0 wt .-% and in total 3.0 wt .-% does not exceed. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass ein Ausgangswerkstoff verwendet wird, bei dem der Anteil der zu Scandium (Sc) kompatiblen Elemente in Summe einen Gehalt von 0,8 Gew.-% nicht überschreitet.Method according to claim 9, characterized that a starting material is used in which the proportion of to Scandium (Sc) compatible elements in total content of 0.8 wt .-% does not exceed. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–9, dadurch gekennzeichnet, dass dem Ausgangswerkstoff vor oder während des Rapid-Prototyping- Prozesses weitere Beimengungen aus metallischen oder nichtmetallischen Materialien zugesetzt werden.Method according to one of claims 1-9, characterized that the starting material before or during the rapid prototyping process more Admixtures of metallic or non-metallic materials be added. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangswerkstoff in Pulver- oder Drahtform vorliegt.Method according to one of Claims 1-11, characterized that the starting material is in powder or wire form. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–11, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangswerkstoff als gesintertes, gegossenes oder extrudiertes Formteil vorliegt.Method according to one of Claims 1-11, characterized that the starting material as a sintered, cast or extruded molding is present. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufschmelzen des Ausgangswerkstoffes ein Laserstahl, ein Elektronenstrahl oder ein Lichtbogen verwendet wird.Method according to one of claims 1-13, characterized that for melting the starting material, a laser steel, a Electron beam or an arc is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–13, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufschmelzen des Ausgangswerkstoffes eine chemische exotherme Reaktion verwendet wird.Method according to one of claims 1-13, characterized that for melting the starting material, a chemical exotherm Reaction is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–13, dadurch gekennzeichnet, dass der Ausgangswerkstoff kapazitiv, konduktiv oder induktiv erwärmt wird.Method according to one of claims 1-13, characterized that the starting material is heated capacitively, conductively or inductively. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–13, dadurch gekennzeichnet, dass zur Erwärmung des Ausgangsstoffes eine beliebige Kombination der Methoden gemäß den Ansprüchen 14–16 verwendet wird.Method according to one of claims 1-13, characterized that for warming the starting material any combination of the methods according to claims 14-16 is used. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–17, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlung des aufgeschmolzenen Ausgangswerkstoffs im Temperaturintervall Tliquidus – T350°C mit einer Abkühlrate größer als 100 K/sec erfolgt.Method according to one of claims 1-17, characterized that cooling off of the molten starting material in the temperature interval Tliquidus - T350 ° C with a Cooling rate greater than 100 K / sec is done. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–18, dadurch gekennzeichnet, dass die Abkühlrate des aufgeschmolzenen Ausgangswerkstoffes durch eine zusätzliche Kühlung erhöht wird.Method according to one of claims 1-18, characterized that the cooling rate of the molten starting material by an additional cooling elevated becomes. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–19, dadurch gekennzeichnet, dass die Erstarrung und Abkühlung des aufgeschmolzenen Ausgangswerkstoffes unter Schutzgas oder im Vakuum stattfindet.Method according to one of claims 1-19, characterized that the solidification and cooling of the molten starting material under inert gas or in Vacuum takes place. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–20, dadurch gekennzeichnet, dass die nachträgliche Wärmebehandlung bei Temperaturen zwischen 100°C und 400°C für eine Dauer von 10 min bis 100 h erfolgt.Method according to one of claims 1-20, characterized that the subsequent heat treatment at temperatures between 100 ° C and 400 ° C for one Duration of 10 min to 100 h takes place. Verfahren nach Anspruch 21, dadurch gekennzeichnet, dass die nachträglich Wärmebehandlung im Temperaturintervall von 250°C–400°C erfolgt, für eine Dauer, die die Bildung kohärenter Al3Sc-Phasen bewirkt.A method according to claim 21, characterized in that the subsequent heat treatment takes place in the temperature interval of 250 ° C-400 ° C, for a duration which causes the formation of coherent Al 3 Sc phases. Verfahren nach Anspruch 21 oder 22, dadurch gekennzeichnet, dass das Strukturbauteil nach der nachträglichen Wärmebehandlung einer Schnellabkühlung auf Raumtemperatur unterzogen wird.Method according to claim 21 or 22, characterized that the structural component after the subsequent heat treatment of a rapid cooling on Room temperature is subjected. Verfahren nach Anspruch 23, dadurch gekennzeichnet, dass nach der Schnellabkühlung eine weitere Warmauslagerung im Temperaturbereich 100°C–250°C für eine Dauer von 10 min bis 100 h erfolgt.Method according to claim 23, characterized that after the rapid cooling Another hot aging in the temperature range 100 ° C-250 ° C for a duration from 10 minutes to 100 hours. Verfahren nach einem der Ansprüche 1–24, dadurch gekennzeichnet, dass auf einem blockförmigen Basissubstrat aus einer Aluminium-Magnesium-Legierung ein drahtförmiges Ausgangsmaterial der Beschaffenheit AlMg4,6Sc1,4 mittels eines Laserstrahls zeilenweise aufgeschmolzen und abgekühlt wird und so ein AlMgSc-Strukturbauteil erzeugt wird.Method according to one of claims 1-24, characterized that on a block-shaped Base substrate of an aluminum-magnesium alloy, a wire-shaped starting material of Texture AlMg4,6Sc1,4 by means of a laser beam line by line melted and cooled and so an AlMgSc structural component is generated.
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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104507601A (en) * 2012-05-28 2015-04-08 瑞尼斯豪公司 Manufacture of metal articles
CN111051549A (en) * 2017-04-05 2020-04-21 阿马格铸造公司 Raw material, application thereof and additive manufacturing method using raw material
DE102019206451A1 (en) * 2019-05-06 2020-11-12 Airbus Defence and Space GmbH Process for 3D printing in a protective gas atmosphere and 3D printing device
DE102021105453A1 (en) 2021-03-08 2022-09-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Process for the additive manufacturing of a three-dimensional object
EP4159344A1 (en) 2021-09-30 2023-04-05 Airbus (S.A.S.) Aluminium-nickel alloy for manufacturing a heat conducting part, such as a heat exchanger

Families Citing this family (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102010026139A1 (en) * 2010-07-05 2012-01-05 Mtu Aero Engines Gmbh Manufacturing component, preferably e.g. guide vane of a turbomachine, comprises selective laser melting raw material powder using process gas, hot isostatic pressing resulting component, and precipitation hardening resulting component
DE102011111365A1 (en) 2011-08-29 2013-02-28 Eads Deutschland Gmbh Surface passivation of aluminum-containing powder
DE102012023090B4 (en) * 2012-11-27 2017-10-19 Airbus Defence and Space GmbH Production of trochoidals for rotary piston engines
US9267189B2 (en) * 2013-03-13 2016-02-23 Honeywell International Inc. Methods for forming dispersion-strengthened aluminum alloys
CN103184372B (en) * 2013-04-01 2015-05-06 北京工业大学 Electrochemical corrosion-resistant reinforced Al-Zr-Er alloy material and preparation method thereof
DE102013012259B3 (en) 2013-07-24 2014-10-09 Airbus Defence and Space GmbH Aluminum material with improved precipitation hardening, process for its production and use of the aluminum material
US9447484B2 (en) * 2013-10-02 2016-09-20 Honeywell International Inc. Methods for forming oxide dispersion-strengthened alloys
DE102015012095A1 (en) * 2015-09-16 2017-03-16 Audi Ag Method for producing a component, component and motor vehicle with such a component
DE102015221643A1 (en) * 2015-11-04 2017-05-04 Airbus Defence and Space GmbH Al-Mg-Si alloy with scandium for the integral assembly of ALM structures
CN107649675A (en) * 2017-08-31 2018-02-02 西安铂力特增材技术股份有限公司 Wrought aluminium alloy metal powder material for increasing material manufacturing and preparation method thereof
CN107881382A (en) * 2017-12-04 2018-04-06 南京航空航天大学 A kind of increasing material manufacturing rare earth special modified high-strength aluminium alloy powder
FR3077524B1 (en) 2018-02-08 2021-01-15 C Tec Constellium Tech Center METHOD OF MANUFACTURING A PART FROM ALUMINUM AND CHROME ALLOY
WO2020002813A1 (en) 2018-06-25 2020-01-02 C-Tec Constellium Technology Center Process for manufacturing an aluminum alloy part
FR3082763A1 (en) 2018-06-25 2019-12-27 C-Tec Constellium Technology Center PROCESS FOR MANUFACTURING AN ALUMINUM ALLOY PART
FR3083478B1 (en) 2018-07-09 2021-08-13 C Tec Constellium Tech Center METHOD OF MANUFACTURING AN ALUMINUM ALLOY PART
FR3083479B1 (en) 2018-07-09 2021-08-13 C Tec Constellium Tech Center METHOD OF MANUFACTURING AN ALUMINUM ALLOY PART
FR3086872B1 (en) 2018-10-05 2022-05-27 C Tec Tech Center METHOD FOR MANUFACTURING AN ALUMINUM ALLOY PART
FR3086873B1 (en) 2018-10-05 2022-05-27 C Tec Constellium Tech Center METHOD FOR MANUFACTURING AN ALUMINUM ALLOY PART
CN109735749A (en) * 2019-01-17 2019-05-10 北京工业大学 A kind of alloy hot rolled stabilizing annealing technique of Al-Mg-Mn-Er-Zr
CN109576536B (en) * 2019-01-22 2021-01-12 中南大学 Special aluminum-manganese alloy powder formula for 3D printing and preparation method and printing method thereof
FR3092777A1 (en) 2019-02-15 2020-08-21 C-Tec Constellium Technology Center Manufacturing process of an aluminum alloy part
CN110181051B (en) * 2019-06-18 2020-11-13 浙江工业大学 Laser remanufacturing narrow gap filling method under action of directional Lorentz force
DE102019209458A1 (en) * 2019-06-28 2020-12-31 Airbus Defence and Space GmbH Cr-rich Al alloy with high compressive and shear strength
DE102019214740B3 (en) * 2019-09-26 2021-02-04 Daimler Ag Process for manufacturing a component from an aluminum alloy
CN110899698B (en) * 2019-12-19 2021-05-18 华中科技大学 Method for forming empennage to carry engine shell by adopting scandium-aluminum alloy and product
FR3110097B1 (en) 2020-05-13 2022-11-18 C Tec Constellium Tech Center Method of manufacturing an aluminum alloy part
FR3110095B1 (en) 2020-05-13 2022-11-11 C Tec Constellium Tech Center Method of manufacturing an aluminum alloy part
DE102020131823A1 (en) 2020-12-01 2022-06-02 Airbus Defence and Space GmbH Aluminum alloy and method for additive manufacturing of lightweight components

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1817499A1 (en) * 1967-12-30 1969-08-14 Ti Group Services Ltd Aluminum alloys
US3619181A (en) * 1968-10-29 1971-11-09 Aluminum Co Of America Aluminum scandium alloy
EP0918095A1 (en) * 1997-11-20 1999-05-26 Alusuisse Technology &amp; Management AG Structural element made of a die-cast aluminium alloy
US6139653A (en) * 1999-08-12 2000-10-31 Kaiser Aluminum & Chemical Corporation Aluminum-magnesium-scandium alloys with zinc and copper
US6258318B1 (en) * 1998-08-21 2001-07-10 Eads Deutschland Gmbh Weldable, corrosion-resistant AIMG alloys, especially for manufacturing means of transportation
DE10248594A1 (en) * 2001-12-14 2003-07-10 Eads Deutschland Gmbh Making aluminum sheet alloyed with scandium and zirconium and having high fracture resistance in e.g. aerospace applications, employs roller casting process and specified hot-working
EP1439239A1 (en) * 2003-01-15 2004-07-21 United Technologies Corporation An aluminium based alloy

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996010099A1 (en) * 1994-09-26 1996-04-04 Ashurst Technology Corporation (Ireland) Limited High strength aluminum casting alloys for structural applications
US6248453B1 (en) * 1999-12-22 2001-06-19 United Technologies Corporation High strength aluminum alloy
WO2004018720A1 (en) * 2002-08-23 2004-03-04 Lockheed Martin Corporation High strength aluminum alloy and method of producing same
US6823928B2 (en) * 2002-09-27 2004-11-30 University Of Queensland Infiltrated aluminum preforms

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE1817499A1 (en) * 1967-12-30 1969-08-14 Ti Group Services Ltd Aluminum alloys
US3619181A (en) * 1968-10-29 1971-11-09 Aluminum Co Of America Aluminum scandium alloy
EP0918095A1 (en) * 1997-11-20 1999-05-26 Alusuisse Technology &amp; Management AG Structural element made of a die-cast aluminium alloy
US6258318B1 (en) * 1998-08-21 2001-07-10 Eads Deutschland Gmbh Weldable, corrosion-resistant AIMG alloys, especially for manufacturing means of transportation
US6139653A (en) * 1999-08-12 2000-10-31 Kaiser Aluminum & Chemical Corporation Aluminum-magnesium-scandium alloys with zinc and copper
DE10248594A1 (en) * 2001-12-14 2003-07-10 Eads Deutschland Gmbh Making aluminum sheet alloyed with scandium and zirconium and having high fracture resistance in e.g. aerospace applications, employs roller casting process and specified hot-working
EP1439239A1 (en) * 2003-01-15 2004-07-21 United Technologies Corporation An aluminium based alloy

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104507601A (en) * 2012-05-28 2015-04-08 瑞尼斯豪公司 Manufacture of metal articles
CN111051549A (en) * 2017-04-05 2020-04-21 阿马格铸造公司 Raw material, application thereof and additive manufacturing method using raw material
CN111051549B (en) * 2017-04-05 2022-02-22 阿马格铸造公司 Raw material, application thereof and additive manufacturing method using raw material
DE102019206451A1 (en) * 2019-05-06 2020-11-12 Airbus Defence and Space GmbH Process for 3D printing in a protective gas atmosphere and 3D printing device
DE102021105453A1 (en) 2021-03-08 2022-09-08 Bayerische Motoren Werke Aktiengesellschaft Process for the additive manufacturing of a three-dimensional object
EP4159344A1 (en) 2021-09-30 2023-04-05 Airbus (S.A.S.) Aluminium-nickel alloy for manufacturing a heat conducting part, such as a heat exchanger

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