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公開番号2025041669
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-03-26
出願番号2024211679,2021541462
出願日2024-12-04,2020-01-08
発明の名称アルミニウム合金
出願人ダイバージェントテクノロジーズ, インコーポレイテッド,Divergent Technologies, Inc.
代理人個人,個人,個人,個人,個人
主分類C22C 21/06 20060101AFI20250318BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】様々な自動車、航空宇宙、及び/又は他のエンジニアリング用途での付加製造(AM)のために、高性能で経済的に実現可能な合金を提供する。
【解決手段】本開示のいくつかの構成によれば、合金は、組成物の約5～12重量%であるマグネシウム(Mg)、組成物の約0.1～2重量%であるマンガン(Mn)、及び組成物の約0.3～3重量%であるケイ素(Si)、並びに及び組成物の残部であるアルミニウム(Al)を含む組成物を含んでもよい。1つの構成では、この組成物は、鉄(Fe)、チタン(Ti)、ジルコニウム(Zr)、クロム(Cr)、及び/又はイットリウム(Y)のうちの1種以上をさらに含んでもよい。
【選択図】図2A
特許請求の範囲【請求項１】
組成物を含む合金であって、前記組成物は、
前記組成物の少なくとも２重量％であるマグネシウム（Ｍｇ）、
前記組成物の２．５重量％までであるマンガン（Ｍｎ）、
前記組成物の４重量％までであるケイ素（Ｓｉ）、及び
前記組成物の残部であるアルミニウム（Ａｌ）
を含む合金。
続きを表示（約 730 文字）【請求項２】
前記組成物が、
前記組成物の５～１２重量％であるＭｇ、
前記組成物の０．１～２重量％であるＭｎ、及び
前記組成物の０．３～３重量％であるＳｉ
を含む請求項１に記載の合金。
【請求項３】
前記組成物が、
鉄（Ｆｅ）、
チタン（Ｔｉ）、
ジルコニウム（Ｚｒ）、
クロム（Ｃｒ）、又は
イットリウム（Ｙ）
のうちの少なくとも１種をさらに含む請求項１に記載の合金。
【請求項４】
前記組成物が、
前記組成物の１重量％までであるＦｅ、
前記組成物の０～１重量％であるＴｉ、
前記組成物の０．１５～５重量％であるＺｒ、
前記組成物の少なくとも１重量％であるＣｒ、及び
前記組成物の少なくとも０．１重量％であるＹ
を含む請求項３に記載の合金。
【請求項５】
組成物が、０．２５重量％までの前記Ｆｅを含む請求項３に記載の合金。
【請求項６】
前記組成物が、少なくとも０．０５重量％の前記Ｆｅを含む請求項５に記載の合金。
【請求項７】
組成物が、０．６重量％までの前記Ｔｉを含む請求項３に記載の合金。
【請求項８】
前記組成物が、少なくとも０．１重量％の前記Ｔｉを含む請求項７に記載の合金。
【請求項９】
組成物が、２．０重量％までの前記Ｚｒを含む請求項３に記載の合金。
【請求項１０】
前記組成物が、少なくとも０．３重量％の前記Ｚｒを含む請求項９に記載の合金。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
関連出願の相互参照
本願は、２０１９年１月１８日出願の発明の名称「ＨＩＧＨ－ＰＥＲＦＯＲＭＡＮＣＥＡＬＵＭＩＮＵＭＡＬＬＯＹ（高性能アルミニウム合金）」の米国仮出願第６２／７９４５０９号、及び２０１９年７月３０日出願の発明の名称「ＡＬＵＭＩＮＵＭＡＬＬＯＹＳ（アルミニウム合金）」の米国特許出願第１６／５２６，６９１号の利益を主張し、これらの出願はその全体が参照により本明細書に明示的に組み込まれる。
続きを表示（約 2,800 文字）【０００２】
技術分野
本開示は、全体として合金に関し、より具体的にはアルミニウム合金に関する。
【背景技術】
【０００３】
付加製造（ＡＭ）プロセスは、保存された幾何学的モデルによって画定された特徴を有する三次元（３Ｄ）物体（オブジェクト）を生成するために、「ビルドプレート」上に層状の材料を蓄積するためのその保存された幾何学的モデルの使用を伴う。ＡＭ技術は、様々な材料を使って複雑な部品をプリンティングすることができる。コンピュータ支援設計（ＣＡＤ）モデルに基づいて３Ｄ物体が製造される。ＡＭプロセスは、追加の工具を使用することなく、ＣＡＤモデルから直接固体の三次元物体を製造することができる。
【０００４】
ＡＭプロセスの一例は、粉末床溶融結合法（ＰＢＦ）であり、この方法は、レーザー、電子ビーム、又はその他のエネルギー源を用いて、粉末床に堆積された金属粉末を焼結又は溶融し、それによって粉末粒子を標的領域で一緒に統合して、所望の幾何構造（形状）を有する３Ｄ構造を生成する。ＰＢＦでは、金属、プラスチック及びセラミック等、様々な材料又は材料の組み合わせを使用して３Ｄ物体を作成してもよい。以下でさらに論じるものを含む、他のより高度なＡＭ技術も利用可能であるか、又は現在開発中であり、それぞれが本開示に適用可能でありうる。
【０００５】
ＡＭプロセスの別の例は、バインダージェット（ＢＪ）法と呼ばれ、この方法は粉末床を使用し（ＰＢＦと同様）、その過程で金属粉末が層状に散布され、有機バインダを用いて結合される。できあがった部品は未焼結部品であり、バインダを焼き切り、焼結して層を完全な密度まで統合する必要がある。この金属粉末材料は、ＰＢＦ粉末と同じ化学組成及び同様の物理的特性を有することができる。
【０００６】
ＡＭプロセスの別の例は、指向性エネルギー堆積（ＤＥＤ）と呼ばれる。ＤＥＤは、レーザー、電子ビーム、プラズマ、又はタングステン－不活性ガス（ＴＩＧ）溶接若しくは金属－不活性ガス（ＭＩＧ）溶接におけるエネルギー供給方法のような他のエネルギー供給方法を使用して、金属の粉末又は線材及び棒材（ロッド）を溶かし、それによって金属の粉末又は線材及び棒材を中実の金属物体に変換するＡＭ技術である。多くのＡＭ技術とは異なり、ＤＥＤは粉末床をベースにしていない。代わりに、ＤＥＤは、粉末を推進するための供給ノズル、又は線材（ワイヤ）及び棒材をレーザービーム、電子ビーム、プラズマビーム若しくは他のエネルギーストリームに送出するための機械的な供給システムを使用する。その後、粉末の金属又は線材及びは、それぞれのエネルギービームによって融着される。構築されつつある構造を維持するために支持体や自由形状の基板が使用される場合もあるが、ＤＥＤではほとんどすべての原料（粉末、線材、又は棒材）が中実の金属に変換され、その結果、リサイクルのための廃棄粉末はほとんど残らない。また、エネルギーのビーム又はストリーム、及び原材料供給システムから構成されるプリントヘッドは、層ごとの戦略を用いて、基板をスキャンして、ＣＡＤモデルから直接、連続した層を堆積することができる。
【０００７】
ＰＢＦ、ＢＪ、ＤＥＤ、及び他のＡＭプロセスは、金属の粉末、線材、又は棒材等の様々な原材料を使用してもよい。この原材料は、様々な金属材料から作られてもよい。金属材料は、例えば、アルミニウム、又はアルミニウムの合金を含んでもよい。ＡＭプロセス内での機能性を向上させる特性を有するアルミニウムの合金を使用することが有利である場合がある。例えば、粒子の形状、粉末のサイズ、充填密度、融点、流動性、剛性、多孔性、表面の質感、帯電の密度、並びにその他の物理的及び化学的特性は、アルミニウム合金がＡＭ用材料としてどのように性能を発揮するかに影響を与える可能性がある。同様に、ＡＭプロセス用の原材料は、線材や棒材の形をしていることが可能であるが、この線材や棒材の化学組成及び物理的特性が材料の性能に影響を与える可能性がある。一部の合金は、ＡＭ用の合金の性能に影響を与えるこれらの特性又は他の特性のうちの１つ以上に影響を与える可能性がある。
【０００８】
本開示の１つ以上の態様は、上記関連技術の文脈で説明されることがある。本明細書に記載されている態様のいずれも、本明細書に明示的に記載されていない限り、先行技術を認めるものとして解釈されるべきではない。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
１種以上の合金及び合金の組成物のいくつかの態様、並びにそれらを製造及び／又は使用する方法が、本明細書に記載されている。例えば、１種以上の合金又はその組成物は、アルミニウム合金であってもよい。この１種以上の合金は、三次元（３Ｄ）プリンティング及び／又は付加製造において使用され、その１種以上の合金を用いて付加製造された構造体を生成してもよい。例示的に、合金は、複数の材料（例えば、元素、金属等）を含有する組成物を含んでもよい。
【００１０】
本開示のいくつかの構成によれば、合金は、以下を含む組成物を含んでもよい：組成物の約５～１２重量％であるマグネシウム（Ｍｇ）、組成物の約０．３～３重量％であるケイ素（Ｓｉ）、組成物の約０．１～２重量％であるマンガン（Ｍｎ）、及び組成物の残部であるアルミニウム（Ａｌ）。１つの構成では、上記組成物は、鉄（Ｆｅ）、クロム（Ｃｒ）、チタン（Ｔｉ）、ジルコニウム（Ｚｒ）、及びイットリウム（Ｙ）のうちの少なくとも１種をさらに含んでもよい。１つの構成では、上記組成物は、約５重量％までであるＣｒを含む。１つの構成では、上記組成物は、約０．２５重量％までであるＦｅを含む。１つの構成では、上記組成物は、少なくとも０．０５重量％のＦｅを含む。１つの構成では、上記組成物は少なくとも約１重量％のＣｒを含む。１つの構成では、組成物は、少なくとも約０．１重量％のＴｉを含む。１つの構成では、上記組成物は０．６重量％までであるＴｉを含む。１つの構成では、上記組成物は、約２重量％までであるＺｒを含む。１つの構成では、上記組成物は、少なくとも０．３重量％のＺｒを含む。１つの構成では、上記組成物は少なくとも約０．１重量％のＹを含む。１つの構成では、上記組成物は４重量％までであるＹを含む。１つの構成では、上記組成物は、上に列挙された元素（Ａｌ、Ｍｇ、Ｍｎ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｚｒ、及びＹ）のすべてを含む。１つの構成では、上記組成物の残部のＡｌは、累積で約０．１重量％まで、及び個別に０．０１％までの微量不純物を含む。
（【００１１】以降は省略されています）

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