具有较高的抗压和抗剪强度的富含Cr的Al合金的制作方法

具有较高的抗压和抗剪强度的富含cr的al合金
技术领域
1.本发明涉及一种含cr的al合金、一种包括这种合金的构件、一种用于生产该合金和该构件的方法、以及一种包括对应的构件的交通工具。


背景技术：

2.如今在世界范围内，以下物料概念在al物料的激光粉末床熔融(lpb-s)领域占主导地位：
3.a.si含量为5-20重量％以及mg含量为0.3-1.0重量％的alsi-&alsimg合金
4.根据lpb-s工艺，这些合金通常只能达到较低的屈服极限和较低的压力屈服极限并且其能量吸收能力(“碰撞行为”)通常是受限的。
5.b.almgsc合金
6.例如在de 10 2007 018123中公开的almgsc物料概念通常借助于特殊的热后处理获得好的甚至非常好的强度值。然而由于对主要合金元素的物料技术方面的依赖性，它原则上是非常昂贵的。
7.c.另外的al合金
8.近来建立的其他al工具概念例如基于颗粒增强或改性的al合金，其中可以将tib2(aermet公司，uk)、al4c3(elementum3d公司，usa)或zr基纳米颗粒(休斯研究实验室(hughes research lab，hrl公司，usa)添加到原本的al基合金中。nanoal公司(usa)给出的al物料概念通过添加较大的合金量的稀土(se)金属来改善物料特征值，其中韧性性能也保持在较高的水平(例如断裂伸长率》15％-20％)。然而在此se金属也导致成本较高。
9.在lpb-s中通常使用特定的al物料并且然后直接从其产生产品材料。如前所述，在此涉及的大部分是二元的或略微改性的alsi物料(例如alsi10mg或alsi12)。明显更坚固的概念是添加了sc的almg合金(参见专利)。在此达到了最高600或750mpa的抗拉或抗压强度特征值。其他的、还更坚固的al合金对于用于lpb-s而言既非已知、也未公开。


技术实现要素：

10.存在对具有改善的抗压强度特性和压缩变形特性的al合金的要求。
11.根据本发明，该目的通过具有专利权利要求1所述特征的含cr的铝合金、具有专利权利要求4所述特征的用于用含cr的al合金来生产构件的方法、具有专利权利要求10所述特征的通过该方法形成的构件、具有专利权利要求11所述特征的构件、具有专利权利要求13所述的特征的交通工具、具有专利权利要求14所述特征的用于生产含cr的al合金的方法、以及专利权利要求15所述的用于生产包括含cr的al合金的构件的方法。
12.在新的al物料概念的lpb-s开发活动过程中，本发明人注意到，alcr合金表现出不同寻常的抗压强度行为。尤其已经发现，对于尤其是添加了mn和zr的alcr合金而言，其抗压强度值和压缩变形值明显(》25％)大于almgsc合金的抗压强度值和压缩变形值并且是已有的alsi(mg)合金的两倍(》50％)。因此，根据本发明的含cr的al合金尤其适合用于针对承受
压力、稳定性和/或还有碰撞载荷的结构和构件而新建立的al物料概念，尤其是基于lpb-s制造。
附图说明
13.有利的设计方案和改进方案从其他从属权利要求以及从参考附图的描述得出。
14.在下文中借助于在示意性附图中给出的实施例来详细阐述本发明。
15.图1示意性地示出了根据本发明的用于生产构件的方法。
16.图2示意性地展示了用于生产构件的方法的实施方式。
17.此外图3示意性地示出了根据本发明的用于生产含cr的al合金的方法。
18.图4示出了本发明示例中的压力测试的结果。
19.附图应当提供对本发明实施方式的进一步理解。附图展示了实施方式并且与说明书相结合地用于阐述本发明的原理和概念。参照附图得出其他实施方式和所提到的优点中的许多优点。图中的元素并不一定是相对彼此按比例示出的。
20.在附图中，相同的、功能相同的和以相同方式起作用的元素、特征和部件(只要没有另外详细说明)相应地设置有相同的附图标记。
具体实施方式
21.定义
22.除非另外限定，否则在此使用的技术和科学表述与本发明所属领域的技术人员通常所理解的含义相同。
23.在本发明的范围内，构件没有特别限制并且尤其可以是为结构、组件、机器等制造的任何(部件)零件。
24.模制件是通过成型工艺形成的经成型的部件。
25.镧系元素包括以下元素：la、ce、pr、nd、pm、sm、eu、gd、tb、dy、ho、er、tm、yb和lu。
26.除非另有说明或从上下文中可看出，否则在本发明的范围内量值涉及重量％。除非另有说明或从上下文中可看出，否则在本发明的范围内，合金、构件等中的重量％加起来是100重量％。
27.本发明的第一方面涉及一种含cr的al合金，其由以下各项构成：
28.0.5-20.0重量％、优选地1.0-10.0重量％、进一步优选地2.0-8.0重量％、特别优选地4.0-6.0重量％的cr，
29.0.0-6.0重量％、优选地0.3-5.0重量％、进一步优选地0.8-3.0重量％、特别优选地1.0-2.0重量％的至少一种元素，所述至少一种元素选自由ti、zr、hf、v、nb、ta、mo、w、mn、fe、co和ni、尤其是zr和/或mn构成的组，其中包含最多3种元素，所述元素选自由ti、zr、hf、v、nb、ta、mo、w、mn、fe、co和ni、尤其是zr和/或mn构成的所述组，
30.0.0-6.0重量％、优选地0.3-5.0重量％、进一步优选地0.5-3.0重量％、特别优选地0.7-2.0重量％的至少一种元素，所述至少一种元素选自由sc、y和镧系元素构成的组，
31.0.0-2.5重量％、优选地0.2-2.0重量％、进一步优选地0.4-1.5重量％、特别优选地0.6-1.0重量％的至少一种元素，所述至少一种元素选自由b、ga、in、c、si、ge、sn和pb构成的组，
32.以及作为余量的al以及不可避免的杂质，其中在所述含cr的al合金中所述重量％加起来是100重量％。
33.含cr的al合金的突出之处在于相对较高的铬含量：0.5-20.0重量％、优选地1.0-10.0重量％、进一步优选地2.0-8.0重量％、更进一步优选地3.5-7重量％、特别优选地4.0-6.0重量％的cr。根据特定的实施方式，根据本发明的合金基于alcr5合金(具有5重量％的cr)。
34.此外，根据本发明的含cr的al合金包含0.0-6.0重量％、优选地0.3-5.0重量％、进一步优选地0.8-3.0重量％、特别优选地1.0-2.0重量％的至少一种元素，所述至少一种元素选自由ti、zr、hf、v、nb、ta、mo、w、mn、fe、co和ni、尤其是zr和/或mn构成的组，其中包含最多3种元素，所述元素选自由ti、zr、hf、v、nb、ta、mo、w、mn、fe、co和ni、尤其是zr和/或mn构成的所述组。
35.因此，例如基于alcr基合金，含cr的al合金可以包含元素周期表(pse)的第4-第10主族(hg)中的最多3种过渡金属，其中不包括贵金属或难熔的贵金属的族(第7-第10hg/第5-第6周期)。对应地，该合金中还可以包含最多3种元素，这些元素选自由ti、zr、hf、v、nb、ta、mo、w、mn、fe、co和ni构成的组。
36.选自由ti、zr、hf、v、nb、ta、mo、w、mn、fe、co和ni构成的组的至少一种元素的0.0-6.0重量％、优选地0.3-5.0重量％、进一步优选地0.8-3.0重量％、特别优选地1.0-2.0重量％的量值在此分别涉及每种元素的重量％。因此，如果包含上述元素中的2种元素，那么根据本发明的含cr的al合金可以总计包含0.0-12.0重量％、优选地0.6-10.0重量％、进一步优选地1.6至6.0重量％、特别优选地2.0-4.0重量％的两种上述元素；并且如果包含上述元素中的3种元素，那么根据本发明的含cr的al合金可以总计包含0.0-18.0重量％、优选地0.9-15.0重量％、进一步优选地2.4至9.0重量％、特别优选地3.0-6.0重量％的两种上述元素，其中每种元素以0.0-6.0重量％、优选地0.3-5.0重量％、进一步优选地0.8-3.0重量％、特别优选地1.0-2.0重量％的量被包含。
37.虽然不排除该合金中不包含ti、zr、hf、v、nb、ta、mo、w、mn、fe、co和ni元素中的任一种元素，根据特定的实施方式，至少包含mn和/或zr。根据特定的实施方式，包含mn和zr。
38.此外，根据本发明的含cr的al合金可以包含0.0-6.0重量％、例如0.1-5.5重量％、优选地0.3-5.0重量％、进一步优选地0.5-3.0重量％、特别优选地0.7-2.0重量％的选自由sc、y和镧系元素构成的组的至少一种元素。即，不排除不包含选自由sc、y和镧系元素构成的组的元素中的任一种元素。该合金中还可以包含选自由sc、y和镧系元素构成的组的元素的混合物。根据特定的实施方式，根据本发明的含cr的al合金包含0.0-6.0重量％、优选地0.3-5.0重量％、进一步优选地0.5-3.0重量％、特别优选地0.7-2.0重量％的第三hg连同其到镧系元素族的扩展(稀土金属(se))中的最多3种元素。对应地，在选自由sc、y和镧系元素构成的组的2种元素的情况下，可以总计包含0.0-12.0重量％、例如0.2-11重量％、优选地0.6-10.0重量％、进一步优选地1.0-6.0重量％、特别优选地1.4-4.0重量％的两种元素，并且当包含选自由sc、y和镧系元素构成的组的3种元素时，可以总计包含0.0-18重量％、例如0.3-16.5重量％、优选地0.9至15.0重量％、进一步优选地1.5-9.0重量％、特别优选地2.1-6.0重量％的3种元素，其中每种元素以0.0-6.0重量％、例如0.1-5.5重量％、优选地0.3-5.0重量％、进一步优选地0.5-3.0重量％、特别优选地0.7-2.0重量％的量被包含。根据特
定的实施方式，选自由sc、y和镧系元素构成的组的元素的总和的量在0.0-6.0重量％、例如0.1-5.5重量％、优选地0.3-5.0重量％、进一步优选地0.5-3.0重量％、特别优选地0.7-2.0重量％的范围内。
39.此外，根据本发明的合金包含0.0-2.5重量％、优选地0.2-2.0重量％、进一步优选地0.4-1.5重量％、特别优选地0.6-1.0重量％的至少一种元素，所述至少一种元素选自由b、ga、in、c、si、ge、sn和pb构成的组。即，不排除不包含选自由b、ga、in、c、si、ge、sn、和pb构成的组的元素中的任一种元素。该合金中还可以包含选自由b、ga、in、c、si、ge、sn、和pb构成的组的元素的混合物。根据特定的实施方式，选自由b、ga、in、c、si、ge、sn、和pb构成的组的元素的总和的量在0.0-2.5重量％、优选地0.2-2.0重量％、进一步优选地0.4-1.5重量％、特别优选地0.6-1.0重量％的范围内。
40.根据本发明的含cr的al合金包含al以及不可避免的杂质作为余量，其中在所述含cr的al合金中重量％加起来是100重量％。
41.根据特定的实施方式，所述含cr的al合金的微观结构通过热后处理被优化。
42.例如借助于激光粉末床熔融(lpb-s)直接生产的根据本发明的含cr的al合金例如可以尚在生产过程期间通过巧妙的导热或还在lpb-s结束之后借助于单独的热后处理在其微观结构方面(例如在晶粒大小、偏析(通过离析)、初级固相、借助于相互扩散过程形成的二次沉淀等方面)并且在考虑对剩余的与凝固相关的固有应力的情况下被优化或改进，以使强度和韧性具有良好的相互关系。因此根据本发明的含cr的al合金尤其可以具有》400mpa、尤其》450mpa的压缩极限、和/或》8％、尤其》10％的压缩变形，根据din 50106，2016-11测量。
43.根据特定的实施方式，根据本发明的含cr的al合金受到热后处理。适合的热后处理在此可以是单级或多级的。
44.适合的热后处理例如可以如下地进行。根据特定的实施方式，在150-500℃、优选地250-450℃的温度窗口和/或在15min-3000min、优选地120-240min的处理时间中进行(第一)热后处理步骤。根据特定的实施方式，温度在此可以分级成一次或多次，例如250℃之后是400℃或反之400℃之后是250℃，其中，在此没有特别限制分级。
45.根据特定的实施方式，热后处理过程可以部分地或再全部时间期间在压力下进行，尤其是在全向的压力下进行。
46.根据特定的实施方式，可以(在热(整体)处理中)在如上所述的第一热后处理步骤之后进行淬火(例如在水或类似物中，尤其在小于60℃、优选地在40℃或更低或甚至室温(例如约25℃)或更低)、或进行中断(在第一热处理期间对应地缩短时间，例如缩短到5至1500min)或终止藉由气体进行的热处理，例如相对于合金呈惰性的气体(如氢气、氮气)、和/或至少一种惰性气体(尤其至少一种非反应性气体，如惰性气体等)，其优选地具有至少50k/min、优选地至少75k/min、进一步优选地100k/min或更高的冷却速率。根据特定的实施方式，在淬火或中断之后在150-500℃、优选地250-450℃的温度窗口和/或在15min-3000min、优选地120-240min的处理时间中进行第二热处理步骤。根据特定的实施方式，温度在此也可以分级成一次或多次，例如250℃之后是400℃或反之400℃之后是250℃，其中，在此没有特别限制分级。
47.也不排除进行淬火、中断的进一步的步骤和/或进一步的热处理步骤。
48.本发明的另一个方面涉及一种用含cr的al合金来生产构件、尤其是模制件的方法，该方法包括：
[0049]-形成由以下各项构成的含cr的al合金：
[0050]
0.5-20.0重量％、优选地1.0-10.0重量％、进一步优选地2.0-8.0重量％、特别优选地4.0-6.0重量％的cr，
[0051]
0.0-6.0重量％、优选地0.3-5.0重量％、进一步优选地0.8-3.0重量％、特别优选地1.0-2.0重量％的至少一种元素，所述至少一种元素选自由ti、zr、hf、v、nb、ta、mo、w、mn、fe、co和ni、尤其是zr和/或mn构成的组，其中包含最多3种元素，所述元素选自由ti、zr、hf、v、nb、ta、mo、w、mn、fe、co和ni、尤其是zr和/或mn构成的所述组，
[0052]
0.0-6.0重量％、优选地0.3-5.0重量％、进一步优选地0.5-3.0重量％、特别优选地0.7-2.0重量％的至少一种元素，所述至少一种元素选自由sc、y和镧系元素构成的组，
[0053]
0.0-2.5重量％、优选地0.2-2.0重量％、进一步优选地0.4-1.5重量％、特别优选地0.6-1.0重量％的至少一种元素，所述至少一种元素选自由b、ga、in、c、si、ge、sn、pb构成的组，
[0054]
以及作为余量的al以及不可避免的杂质，其中在所述含cr的al合金中所述重量％加起来是100重量％；以及
[0055]-形成所述构件、尤其是模制件。
[0056]
根据本发明不排除在形成含cr的al合金期间也至少部分地或已经完全形成构件，如在增材制造方法期间。根据特定的实施方式，该构件的形成至少是通过增材制造来进行，例如粉末床熔融或用集中能量源熔融、尤其是激光粉末床熔融(lpb-s)、更精确地说是金属性激光粉末床熔融(lpb-s)。这种制造方法可以实现直接根据cad数据来生产构件、尤其是3d构件。该方法的特别之处在于，可以实现非常快速的冷却条件并且因此可以实施通常无法在已建立的(较慢的)冷却条件下以期望的特性曲线实现的特别是基于al物料的合金概念。
[0057]
在此没有特别限制含cr的al合金的形成。尤其，形成本发明的第一方面的含cr的al合金。对应地，第一方面的含cr的al合金的实施方式还涉及一种用含cr的al合金来生产构件、尤其是模制件的方法。
[0058]
根据特定的实施方式，含cr的al合金的形成包括：以所述含cr的al合金所需的重量来提供并混合所述含cr的al合金中所包含的元素的粉末，以及至少部分地熔融这些粉末。
[0059]
根据本发明没有特别限制以所述含cr的al合金所需的重量来提供并混合所述含cr的al合金中所包含的元素的粉末，只要提供粉末的重量使得在混合过程中重量比与最终的含cr的al合金中的重量大体上对应并且尤其对应即可。例如可以根据期望的量来称量并混合粉末。
[0060]
根据特定的实施方式，含cr的al合金的形成包括：以所述含cr的al合金所需的重量来提供并混合所述含cr的al合金中所包含的元素的合金原料和/或金属，以及至少部分地熔融这些粉末。例如，在此可以将al与适合的合金原料混合，例如由al和cr制成的母合金以及例如由al和mn和/或al和zr制成的其他母合金。在熔融之后，然后在此可以形成例如根据本发明的含cr的al合金，例如在雾化之后也形成为粉末。
[0061]
同样没有特别限制至少部分地熔融所述粉末。
[0062]
根据特定的实施方式，熔融通过至少一束激光和/或对应的可集中的能量源来进行，其中该构件、尤其是模制件优选地通过激光粉末床熔融(lpb-s)制造。在此没有特别限制激光粉末床熔融以及所使用的激光。对于粉末床熔融，可以使用其他的可集中的能量源(例如电子束或等离子束)来代替激光能量源。
[0063]
然而构件、尤其是模制件的形成根据本发明没有特别限制并且还可以通过不同于lpb-s的方式来进行，只要预先形成含cr的al合金即可。例如还可以实现，使用母合金粉末来形成构件，即合金首先形成为粉末。然而同样还可以适当地混合元素粉末并且然后在熔化过程中在原位生产合金化学物质，例如当使用激光粉末喷嘴概念时，其中将粉末喷涂到基材上并且通过共轴的激光束使其熔化。在此还可以例如依次改变粉末组合，由此可以形成具有不同的合金区域的构件，即具有不同的合金组合的区域。如有必要，也可以添加合金元素作为元素粉末，或者可以制造主熔料，然后将该主熔料单独雾化成粉末，然后可以进而借助于lpb-s再次将其重新熔化，例如成为对应的构件几何形状或其部分。
[0064]
在此还可能的是，形成仅部分地包括根据本发明的合金的构件。对应地还公开了一种方法，所述方法用于生产包括含cr的al合金的构件、尤其是模制件，所述方法包括，
[0065]-形成由以下各项构成的含cr的al合金：
[0066]
0.5-20.0重量％、优选地1.0-10.0重量％、进一步优选地2.0-8.0重量％、特别优选地4.0-6.0重量％的cr，
[0067]
0.0-6.0重量％、优选地0.3-5.0重量％、进一步优选地0.8-3.0重量％、特别优选地1.0-2.0重量％的至少一种元素，所述至少一种元素选自由ti、zr、hf、v、nb、ta、mo、w、mn、fe、co和ni、尤其是zr和/或mn构成的组，其中包含最多3种元素，所述元素选自由ti、zr、hf、v、nb、ta、mo、w、mn、fe、co和ni、尤其是zr和/或mn构成的所述组，
[0068]
0.0-6.0重量％、优选地0.3-5.0重量％、进一步优选地0.5-3.0重量％、特别优选地0.7-2.0重量％的至少一种元素，所述至少一种元素选自由sc、y和镧系元素构成的组，
[0069]
0.0-2.5重量％、优选地0.2-2.0重量％、进一步优选地0.4-1.5重量％、特别优选地0.6-1.0重量％的至少一种元素，所述至少一种元素选自由b、ga、in、c、si、ge、sn、pb构成的组，
[0070]
以及作为余量的al以及不可避免的杂质，其中在所述含cr的al合金中所述重量％加起来是100重量％；以及
[0071]
形成包括含cr的al合金的所述构件、尤其是模制件。
[0072]
如果例如在基材上进行增材制造，该基材是构件的组成部分、然而不由根据本发明的含cr的al合金构成，那么也将实施这种方法。
[0073]
图1和图2中示出了示例性的根据本发明的用含cr的al合金来生产构件的方法。
[0074]
根据图1在此在步骤1中形成含cr的al合金，并且在步骤2中形成构件、尤其是模制件。在图2的方法中，在此将图1的步骤1划分成提供并混合所述含cr的al合金中所包含的元素的粉末或合金原料和/或金属的步骤1a以及将粉末或合金原料和/或金属至少部分地熔融的步骤1b。
[0075]
对于该熔融，例如可以借助于惰性气体雾化来制造alcr粉末。如有必要，可以添加其他的合金元素如mn和/或zr、以及其他的经限定的过渡金属、半导体金属和/或稀土金属。
然后可以例如在lpb-s装置中逐层地(例如遵循cad数据)来熔化对应的粉末，从而产生构件、例如3d构件。因为合金和构件的形成、即构件和构件材料生产可以在对应的lpb-s装置中在一个过程中同时进行，所以根据特定的实施方式还可以进行适合的热后处理、例如消除应力退火。这可以在用于生产构件的装置中进行或例如在烘箱或类似物中单独进行。
[0076]
根据特定的实施方式，在形成所述构件期间通过进一步的热处理来改善所述构件的微观结构。
[0077]
根据特定的实施方式，例如在形成构件期间对根据本发明的含cr的al合金或构件、尤其是模制件实施热后处理。适合的热后处理在此可以是单级或多级的。
[0078]
适合的热后处理例如可以如下地进行。
[0079]
根据特定的实施方式，在150-500℃、优选地250-450℃的温度窗口和/或在15min-3000min、优选地120-240min的处理时间中进行(第一)热后处理步骤。根据特定的实施方式，温度在此可以分级成一次或多次，例如250℃之后是400℃或反之400℃之后是250℃，其中，在此没有特别限制分级。
[0080]
根据特定的实施方式，热后处理过程可以部分地或再全部时间期间在压力下进行，尤其是在全向的压力下进行。
[0081]
根据特定的实施方式，可以(在热(整体)处理中)在如上所述的第一热后处理步骤之后进行淬火(例如在水或类似物中)、或进行中断或终止藉由气体进行的热处理(尤其是非反应性气体，如惰性气体等)。根据特定的实施方式，在淬火或中断之后在150-500℃、优选地250-450℃的温度窗口和/或在15min-3000min、优选地120-240min的处理时间中进行第二热处理步骤。根据特定的实施方式，温度在此也可以分级成一次或多次，例如250℃之后是400℃或反之400℃之后是250℃，其中，在此没有特别限制分级。
[0082]
也不排除进行淬火、中断的进一步的步骤和/或进一步的热处理步骤。
[0083]
根据特定的实施方式，在形成构件、尤其是模制件期间使用260-6700bar、优选地500-5000bar、进一步优选地1000-2000bar的压力，其中该压力尤其优选地由至少一种气体和/或至少一种液体施加。然而原则上纯机械压缩(例如借助于锻模)也是可能的。
[0084]
这种压力施加或压力加载例如还可以在热后处理期间进行。根据特定的实施方式，在热后处理期间进行压力施加或压力加载。由此可以额外地改善构件中合金的微观结构。例如该构件可以通过所谓的热等静压(hip)进行再压。
[0085]
用于施加压力的气体和/或液体没有特别限制，其中该气体和/或液体通常被选择成使其相对于构件的材料呈惰性，其中要考虑到工艺温度。在气体方面，例如氩气或氮气始终起作用。例如最高约250℃的水或水聚合混合物可以用作该液体，此外可以使用所谓的导热油(基于硅酮)。超过450℃时可以使用例如熔融盐。适合的气体例如是惰性气体及其混合物。
[0086]
根据特定的实施方式，在形成所述构件、尤其是模制件时，从外部局部地施加压力。局部的压力施加在此没有特别限制并且例如可以借助于喷丸处理或激光喷丸强化等进行。由此产生的表面固有压应力可以改善alcr合金的疲劳行为和疲劳屈服行为。
[0087]
此外本发明涉及一种构件、尤其是模制件，其是由用于形成构件、尤其是模制件的方法形成的。
[0088]
此外公开了一种构件、尤其是模制件，其包括由以下各项构成的含cr的al合金：
[0089]
0.5-20.0重量％、优选地1.0-10.0重量％、进一步优选地2.0-8.0重量％、特别优选地4.0-6.0重量％的cr，
[0090]
0.0-6.0重量％、优选地0.3-5.0重量％、进一步优选地0.8-3.0重量％、特别优选地1.0-2.0重量％的至少一种元素，所述至少一种元素选自由ti、zr、hf、v、nb、ta、mo、w、mn、fe、co和ni、尤其是zr和/或mn构成的组，其中包含最多3种元素，所述元素选自由ti、zr、hf、v、nb、ta、mo、w、mn、fe、co和ni、尤其是zr和/或mn构成的所述组，
[0091]
0.0-6.0重量％、优选地0.3-5.0重量％、进一步优选地0.5-3.0重量％、特别优选地0.7-2.0重量％的至少一种元素，所述至少一种元素选自由sc、y和镧系元素构成的组，
[0092]
0.0-2.5重量％、优选地0.2-2.0重量％、进一步优选地0.4-1.5重量％、特别优选地0.6-1.0重量％的至少一种元素，所述至少一种元素选自由b、ga、in、c、si、ge、sn、pb构成的组，
[0093]
以及作为余量的al以及不可避免的杂质，其中在所述含cr的al合金中所述重量％加起来是100重量％。
[0094]
该模制件尤其通过根据本发明的方法或使用根据本发明的含cr的al合金制造。针对根据本发明的合金和根据本发明的用于生产构件的方法的上述实施方式对应地还涉及构件本身。
[0095]
该构件此外没有特别限制并且可以是模制件、较大结构(例如支撑结构)的部件等。
[0096]
根据特定的实施方式，该构件、尤其是模制件是交通工具、尤其航空器或航天器的构件或是其一部分。
[0097]
构件可以例如被设计成三维的，例如作为3维设计的复杂成型配件或作为支柱或力分配器节点，其中在这样的构件中，除了拉伸载荷外，压缩力和剪切力也经常起作用，或这些元素是进行构建的一部分，这些元素在碰撞情况下消耗特别多的能量(例如由于较高的抗压强度和变形)。对应地，这样的构件不是仅限于航空和航天领域，而是也适用于汽车和/或轨道车辆应用。
[0098]
本发明的又另一方面涉及一种交通工具，尤其是航空器或航天器，其包括根据本发明的构件、尤其是模制件。除了航空和航天领域的飞机、火箭、卫星、直升机等，也可以考虑汽车和轨道领域的交通工具如汽车、摩托车、火车等作为交通工具。
[0099]
此外公开了一种用于生产由以下各项构成的含cr的al合金的方法：
[0100]
0.5-20.0重量％、优选地1.0-10.0重量％、进一步优选地2.0-8.0重量％、特别优选地4.0-6.0重量％的cr，
[0101]
0.0-6.0重量％、优选地0.3-5.0重量％、进一步优选地0.8-3.0重量％、特别优选地1.0-2.0重量％的至少一种元素，所述至少一种元素选自由ti、zr、hf、v、nb、ta、mo、w、mn、fe、co和ni、尤其是zr和/或mn构成的组，其中包含最多3种元素，所述元素选自由ti、zr、hf、v、nb、ta、mo、w、mn、fe、co和ni、尤其是zr和/或mn构成的所述组，
[0102]
0.0-6.0重量％、优选地0.3-5.0重量％、进一步优选地0.5-3.0重量％、特别优选地0.7-2.0重量％的至少一种元素，所述至少一种元素选自由sc、y和镧系元素构成的组，
[0103]
0.0-2.5重量％、优选地0.2-2.0重量％、进一步优选地0.4-1.5重量％、特别优选地0.6-1.0重量％的至少一种元素，所述至少一种元素选自由b、ga、in、c、si、ge、sn、pb构成
的组，
[0104]
以及作为余量的al以及不可避免的杂质，其中在所述含cr的al合金中所述重量％加起来是100重量％；所述方法包括：
[0105]
以所述含cr的al合金所需的重量来提供并混合所述含cr的al合金中所包含的元素，尤其是作为粉末或合金原料和金属，
[0106]-熔融这些元素、尤其是熔融粉末或合金原料和金属，以及
[0107]-形成所述含cr的al合金。
[0108]
尤其可以通过该方法来生产根据本发明的合金，因此针对第一方面的含cr的al合金的实施方式还涉及用于生产合金的方法。在此使用的步骤还可以对应于根据本发明的用于生产构件的方法的对应步骤。
[0109]
在此对以下各项没有特别限制：以所述含cr的al合金所需的重量来提供并混合所述含cr的al合金中所包含的元素，尤其是作为粉末和/或合金原料；熔融这些元素、尤其是熔融这些粉末；以及形成含cr的al合金。
[0110]
根据本发明没有特别限制以所述含cr的al合金所需的重量来提供并混合所述含cr的al合金中所包含的元素，只要提供元素的重量使得在混合过程中重量比与最终的含cr的al合金中的重量大体上对应并且尤其对应即可。例如可以根据期望的量来称量并混合作为粉末的元素，或者可以适当地称量并混合合金原料和金属、例如al和铝母合金(如alcr10、almn10、alzr10)作为母合金。
[0111]
根据特定的实施方式，含cr的al合金的形成包括：以所述含cr的al合金所需的重量来提供并混合所述含cr的al合金中所包含的元素的合金原料和/或金属，以及至少部分地熔融这些粉末。例如，在此可以将al与适合的合金原料混合，例如由al和cr制成的母合金以及例如由al和mn和/或al和zr制成的其他母合金。在熔融之后，然后在此可以形成例如根据本发明的含cr的al合金，例如在雾化之后也形成为粉末。
[0112]
同样地，元素、尤其是粉末的熔融没有特别限制并且可以以任何方式进行，例如通过在烘箱、坩埚等中进行加热，通过引入集中能量等。
[0113]
根据特定的实施方式，该熔融通过至少一束激光和/或对应的可集中的能量源例如以粉末床、例如激光粉末床熔融(lpb-s)实施。在此没有特别限制激光粉末床熔融以及所使用的激光。对于粉末床熔融，可以使用其他的可集中的能量源(例如电子束或等离子束)来代替激光能量源。
[0114]
形成含cr的al合金根据本发明没有特别限制并且例如可以已经在熔融过程中进行或包括凝固。然而同样还可以适当地混合元素粉末并且然后在熔化过程中在原位生产合金化学物质。如有必要，也可以添加合金元素作为元素粉末，或者可以制造主熔料，然后将该主熔料单独雾化成合金粉末。
[0115]
图3中示意性地示出了示例性的根据本发明的用于生产含cr的al合金的方法。在此，步骤3以含cr的al合金所需的重量来提供并混合所述含cr的al合金中所包含的元素，例如作为al金属和合金原料，接着步骤4熔融这些元素并且步骤5形成含cr的al合金。
[0116]
上文中的设计方案和改进方案可以(在有意义的情况下)任意地彼此组合。本发明的其他可行的设计方案、改进方案和实现方式还包括本发明的先前或随后参照实施例描述的特征的没有明确提及的组合。在此，本领域技术人员尤其还可将单独的方面作为改进内
容或补充内容添加到本发明的相应的基础形式中。
[0117]
在下文中参照不同的示例来更详细地阐述本发明。然而本发明不限于这些示例。
[0118]
示例
[0119]
示例1：从母合金块或元素粉末生产alcrmnzr合金
[0120]
从金属粉末或母合金块生产含cr的al合金，其中首先以以下方式混合了元素粉末或合金原料(例如al和铝母合金如alcr10、almn10、alzr10作为母合金)，从而获得具有以下组合物的材料：
[0121]
4.8重量％的cr、1.4重量％的zr、1.4重量％的mn、余量的al以及不可避免的杂质。
[0122]
将材料熔融并且由此通过雾化生产合金粉末。
[0123]
示例2：借助于lpb-s制造构件以及生产构件物料
[0124]
使用alcrmnzr材料在激光粉末床熔融装置(slm125 hl)中进行构件的生产。借助于抗压测试来检查构件的抗压强度，这将在下文更详细地解释。
[0125]
首先以cad模型的形式来设计要在激光粉末床熔融装置中加压的构件。该cad模型以stl文件格式存储，其通过三角形限定构件表面。然后借助于所谓的名为magics的“切片软件(slicing-software)”将待加压的构件、用于压力测试的柱体在激光熔融装置的虚拟构造空间中对齐并且如有必要提供支撑(支撑结构)。在“切片”期间，构件以虚拟方式被分成数百到数千层。这取决于构件大小和层厚度。此外在magics中为构件分配对应的参数，这些参数是加压(激光熔融/激光生成/增材制造)所需的。尤其确定了以下参数：
[0126][0127]
在分配了参数后，将文件保存为slm文件格式并且发送到该装置。
[0128]
然后对合金粉末进行粉末制备以进行加压。将粉末(合金)在对流烘箱中在80℃时干燥3h并且随后装入对应的塑料容器/储备容器中，然后将其装配到激光熔融装置上。
[0129]
此外预备和准备激光熔融装置。将由alsi10mg构成的板装配在该装置的构造室中作为构造板。在给装置的涂层机填充合金粉末后，给该装置的构造室填满保护气体。在此首先用氩气(保护气体)来冲扫构造室，直到构造室中的氧气含量《500ppm。
[0130]
然后可以开始生产构件，即“施工作业(baujob)”。在此，装置的电磁阀关闭并且在构造室中在构造板正上方设定恒定的保护气流。将合金粉末借助于涂层机铺设在构造板上并且通过激光生成构件的第一层。然后将构造板降低0.03mm(层厚度)，涂层机再次施加粉末a、b并且激光熔融第二构件层并且自动将其焊接到位于其下方的层。
[0131]
在多次重复这些工艺步骤并且完全生成构件之后，可以将构件从该装置移除。为此，包括生成的构件的构造板首先沿着z方向向上移动，从而可以去除多余的粉末。现在可
以松脱构造板并且可以移除构造板。
[0132]
然后借助于带锯从构造板上锯下构件(加压样品)。然后根据din50106，2016-11(在说明书中也被简称为din 50106)，将加压样品在两侧齐整地车削(切割)成对应的尺寸()。在此根据din 50106应注意的是：加压样品的高度-直径比是1≤ho/do≤2(h0：基础高度，d0：基础直径，在此是10mm)。外表面保持“竣工(wie-gebaut)”状态。这意味着，加压样品的外表面未经处理或切削加工。
[0133]
首先根据din 50125，2016-12(说明书中还被简称为din 50125)进行了拉伸测试，以确定抗拉强度、断裂伸长率和断裂收缩率。然后根据din 50106进行压力测试。在此将附接传感器直接施加到加压样品上。
[0134]
由于该合金在抗拉强度方面的机械性能(根据din 50125进行拉伸测试)非常好并且断裂伸长率和断裂收缩率非常低，因此这表明它是一种脆性的、低变形性的材料，因此假设在较低的负载下加压样品已经会破碎成无数的单独部分。
[0135]
压力测试开始后，压模对加压样品施加越来越大的力，表明的是，样品没有像预期的那样“碎裂”，而是塑性地且没有产生裂缝地发生变形。令人惊讶的是，加压样品经受了1010mpa的压缩应力rdm(最大压缩应力)而没有出现裂缝或发生碎裂，参见图4。在此对样品施加150kn(大约15t)的测试力，如图4左侧示出的。为了比较，图4中还示出了两个另外的加压样品，其中中间的是终止的测试的加压样品，其中测试机器无法施加足够的测试力，并且右边示出了初始状态的加压样品。
[0136]
无法确定抗压强度rdb(断裂抗压强度)，因为根据定义只有在“样品断裂成两个(或更多个)部分”时才确定该抗压强度。由于力较大(大约15t)而必须终止压力测试，因为担心测试装置可能(由于极高的力)受损。压缩极限rdp0.2是359mpa。在文献中无法找到相对较高的值。
[0137]
根据本发明的研究已经示出，可以通过适合地选择热后处理温度和热后处理时间来以目标方式控制直接在粉末床中生产的alcrmnzr合金的模型材料的微观结构。因此可以通过在空气中在400℃时进行热处理2h来改善抗拉强度和抗压强度，因为强制溶解的铬现在作为al4cr&al2cr相而次级析出。令人惊讶地，在此还改善了acrmnzr材料的韧性，因为相对较高的热处理温度以积极的方式控制了这两个相关于al基质的大小和分布以及此外界面化学特性(相干性)。
[0138]
附图标记清单
[0139]
1 形成含cr的al合金
[0140]
1a 提供并混合含cr的al合金中所包含的元素的粉末
[0141]
1b 至少部分地熔融粉末
[0142]
2 形成构件、尤其是模制件
[0143]
3 提供并混合含cr的al合金中所包含的元素
[0144]
4 熔融所述元素
[0145]
5 形成含cr的al合金