(57)【要約】本発明は、互いに重ね合わされた相次ぐ金属層（２０１・・・２０ｎ）の形成を含む、部品（２０）の製造方法に関しており、各層は、数値モデルから定義されるパターンを描き、各層は、溶加材と呼ばれる金属（１５、２５）の堆積によって形成され、溶加材は、大気圧の０．５倍を超える圧力で、エネルギー供給を受けて溶融しそれから前記層となり、該方法は、溶加材が以下の合金元素、−３％と７％との間に含まれる質量分率によるＣｕ、−０．１％と０．８％との間に含まれる質量分率によるＭｇ、−以下、・０．１％と２％との間に含まれ好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．８％の質量分率によるＭｎ、・０．０１％と２％との間に含まれ好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＴｉ、・０．０５％と２％との間に含まれ好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＶ、・０．０５％と２％との間に含まれ好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＺｒ、・０．０５％と２％との間に含まれ好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＣｒ、の中で選択される少なくとも１つの元素、さらには少なくとも２つの元素あるいはまた少なくとも３つの元素、そして、−任意に、以下、・０．１％と０．８％との間に含まれる質量分率によるＡｇ、・０．１％と２％との間、好ましくは０．５％と１．５％との間に含まれる質量分率によるＬｉ、・０．１％と０．８％との間に含まれる質量分率によるＺｎ、の中で選択される少なくとも１つの元素、さらには少なくとも２つの元素あるいはまた少なくとも３つの元素、を含む２０００系のアルミニウム合金であることを特徴とする。【選択図】１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに重ね合わされた相次ぐ固体金属層（２０１・・・２０ｎ）の形成を含む、部品（２０）の製造方法であって、各層が、数値モデル（Ｍ）から定義されるパターンを描き、各層が、溶加材と呼ばれる金属（１５、２５）の堆積によって形成され、溶加材が、エネルギー供給を受けて溶融しそれから凝固することによって前記層となり、該方法が、大気圧の０．５倍を超える圧力で実行される製造方法であって、該方法が、溶加材（１５、２５）が以下の合金元素、
−３％と７％との間に含まれる質量分率によるＣｕ、
−０．１％と０．８％との間に含まれる質量分率によるＭｇ、
−以下、
・０．１％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．８％の質量分率によるＭｎ、
・０．０１％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＴｉ、
・０．０５％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＶ、
・０．０５％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＺｒ、
・０．０５％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＣｒ、
の中で選択される少なくとも１つの元素、さらには少なくとも２つの元素あるいはまた少なくとも３つの元素、そして、
−任意に、以下、
・０．１％と０．８％との間に含まれる質量分率によるＡｇ、
・０．１％と２％との間、好ましくは０．５％と１．５％との間に含まれる質量分率によるＬｉ、
・０．１％と０．８％との間に含まれる質量分率によるＺｎ、
の中で選択される少なくとも１つの元素、さらには少なくとも２つの元素あるいはまた少なくとも３つの元素、
を少なくとも含む２０００系のアルミニウム合金であることを特徴とする製造方法。
【請求項２】
アルミニウム合金がさらに以下の元素、
−多くて１％の質量分率によるＳｉ、
−多くて０．８％の質量分率によるＦｅ、
のうちの少なくとも１つを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
２０００系合金が、ＡＡ２０２２、ＡＡ２０５０、ＡＡ２０５５、ＡＡ２０６５、ＡＡ２０７５、ＡＡ２０９４、ＡＡ２０９５、ＡＡ２１９５、ＡＡ２２９５、ＡＡ２３９５、ＡＡ２０９８、ＡＡ２０３９およびＡＡ２１３９の中で選択され、また好ましくはＡＡ２０７５、ＡＡ２０９４、ＡＡ２０９５、ＡＡ２１９５、ＡＡ２２９５、ＡＡ２３９５、ＡＡ２０３９およびＡＡ２１３９の中で選択される、請求項１または２に記載の方法。
【請求項４】
Ｃｕの質量分率が４％と６％との間に含まれる、請求項１から３のいずれか一つに記載の方法。
【請求項５】
層（２０１・・・２０ｎ）の形成の後に、溶体化処理、それに続く焼入れおよび時効を含む、請求項１から４のいずれか一つに記載の方法。
【請求項６】
焼入れと時効との間に冷間加工を含む、請求項５に記載の方法。
【請求項７】
層（２０１・・・．２０ｎ）の形成の後に、熱間等方圧加圧を含む、請求項１から６のいずれか一つに記載の方法。
【請求項８】
溶加材がワイヤ（１５）の形をなし、アーク（１２）へのその曝露が、固体層（２０１・・・２０ｎ）を形成するように、局所溶融とそれに続く凝固を生じさせる、請求項１から７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項９】
溶加材が粉末（２５）の形をなし、レーザービーム（３２）へのその曝露が、固体層（２０１・・・２０ｎ）を形成するように、局所溶融とそれに続く凝固を生じさせる、請求項１から７のいずれか一つに記載の方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれか一つに記載の方法によって得られる金属部品。
【請求項１１】
質別Ｔ６またはＴ８で、少なくとも１５０また好ましくは少なくとも１７０あるいはまた少なくとも１８０のビッカース硬さＨＶ０．１を特徴とする、請求項１０に記載の金属部品。
【請求項１２】
金属ワイヤまたは金属粉末であって、以下の合金元素、
−３％と７％との間に含まれる質量分率によるＣｕ、
−０．１％と０．８％との間に含まれる質量分率によるＭｇ、
−以下、
・０．１％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．８％の質量分率によるＭｎ、
・０．０１％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＴｉ、
・０．０５％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＶ、
・０．０５％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＺｒ、
・０．０５％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＣｒ、
の中で選択される少なくとも１つの元素、さらには少なくとも２つの元素あるいはまた少なくとも３つの元素、そして、
−任意に、以下、
・０．１％と０．８％との間に含まれる質量分率によるＡｇ、
・０．１％と２％との間、好ましくは０．５％と１．５％との間に含まれる質量分率によるＬｉ、
・０．１％と０．８％との間に含まれる質量分率によるＺｎ、
の中で選択される少なくとも１つの元素、さらには少なくとも２つの元素あるいはまた少なくとも３つの元素、
を少なくとも含む２０００系のアルミニウム合金を含み、好ましくは該合金から成る金属ワイヤまたは金属粉末。
【請求項１３】
溶接または付加製造用の溶加材であることを特徴とする、請求項１２に記載のワイヤまたは粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の技術分野は、アルミニウム合金製部品の製造方法であり、付加製造技術を利用するものである。
【背景技術】
【０００２】
８０年代以降、付加製造技術は発展した。付加製造技術は、素材の付加によって部品を成形することにあり、このことは、素材を切削することを目ざす加工技術とは逆である。付加製造は、以前はプロトタイピングに限定されていたが、今では、金属部品も含めた工業製品を大量生産するために実用化されている。
【０００３】
用語「付加製造」は、仏規格ＸＰ  Ｅ６７−００１によると、「デジタルオブジェクトから物理オブジェクトを、素材の付加によって、層ごとに製造することを可能にする方法の全体」と定義されている。規格ＡＳＴＭ  Ｆ２７９２（２０１２年１月）もまた、付加製造を定義している。規格ＩＳＯ／ＡＳＴＭ  １７２９６−１において、さまざまな付加製造方式もまた定義および記述されている。国際公開第２０１５／００６４４７号において、低気孔率のアルミニウム製部品を作製するために付加製造を用いることが記述された。相次ぐ層の適用は一般的に、フィラー材と呼ばれる材料の適用、ついでレーザービーム、電子ビーム、プラズマトーチまたはアークタイプのエネルギー源を用いた、フィラー材の溶融または焼結によって実現される。適用される付加製造方式がどうであろうと、付加される各層の厚みは、およそ数十ミクロンまたは数百ミクロンである。
【０００４】
他のいくつかの刊行物が、粉末またはワイヤの形状での、フィラー材としてのアルミニウム合金の利用を記述している。刊行物Ｇｕ  Ｊ．「Ｗｉｒｅ−Ａｒｃ  Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｏｆ  Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ」Ｐｒｏｃ．  ２５ｔｈ  Ｉｎｔ．  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｒｅｅｆｏｒｍ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｍｐ．、２０１４年８月、Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｔｅｘａｓ，  ４５１−４５８は、航空機製造技術の分野向けの低気孔率部品の製造のための、アルミニウム合金への、“Ｗｉｒｅ  ＋  Ａｒｃ  Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ”の頭字語である用語ＷＡＡＭによって示される付加製造方式の適用例を記述している。ＷＡＡＭ法は、アーク溶接に基づいている。この方法は、さまざまな層を互いの上に相次いで積み重ねることにあり、各層は、ワイヤから形成された溶接ビードに相当する。この方法は、３ｋｇ／ｈに達し得る、堆積材料の比較的大きな累積質量を得ることを可能にする。この方法がアルミニウム合金を利用することによって実行されるとき、アルミニウム合金は一般的に、２３１９タイプの合金である。刊行物Ｆｉｘｔｅｒ「Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ  Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｉｎｔｏ  ｔｈｅ  Ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ２ｘｘｘ  Ａｌｌｏｙｓ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅ−Ａｒｃ  Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」は、ＷＡＡＭ法を使って複数のアルミニウム合金から製造された部品の機械的性質を分析している。著者らはより具体的には、銅含有量を４質量％と６質量％との間に保ちつつ、マグネシウム含有量を変化させて、ＷＡＡＭ法の際の２０００系合金の、用語“ｈｏｔ  ｃｒａｃｋｉｎｇ  ｓｕｓｃｅｐｔｉｂｉｌｉｔｙ”によって一般的に示される高温割れ感受性をデジタルシミュレーションした。著者らは、最適のマグネシウム含有量が１．５％であること、またアルミニウム合金２０２４がとりわけ適応していることを結論づけている。著者らは、付加製造法において、２１３９タイプのアルミニウム合金を利用しないように勧めている。
【０００５】
他のいくつかの刊行物は、フィラー材としての独自のアルミニウム合金の利用を記述している。Ａｌｃｏａの国際公開第２０１６／１４５３８２号は、高い体積パーセント（例えば、１から３０体積％）の少なくとも１種のセラミック相を有するアルミニウムベースの材料を記述している。このように記述された材料はとりわけ、チタンの量が多い（およそ３％）。つぎにＭｉｃｒｏｔｕｒｂｏの国際公開第２０１６／１４２６３１号は、３．１７％のチタンをとりわけ含むＡ２０Ｘ（登録商標）合金ベースの、コンプレッサの構成材料を記述している。最後に、Ｉｎｄ．  Ｔｅｃｈ．  Ｒｅｓ．  Ｉｎｓｔ．の欧州特許出願公開第３０２６１３５号明細書は、ケイ素を主に含む合金を利用する、付加製造による部品の製造方法を記述している。
【０００６】
文献Ｂｒｉｃｅ  Ｃ．「Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｏｆ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ａｌｌｏｙ  ２１３９  ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｕｓｉｎｇ  ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ６４８（２０１５年）９−１４は、以下にて参考文献Ｂｒｉｃｅ  ２０１５と示され、付加製造法の利用を記述しており、該文献において溶加材は、真空下に置かれたチャンバー内で電子ビームにさらされるワイヤから成る。この文献では、壁の形をなす部品が形成される。低圧によるマグネシウムの蒸発の影響を補うために、溶加材を形成する合金は、過剰のマグネシウムを有する。このように形成された部品は、許容される硬さを有する。しかしながら、それらのマグネシウム含有量の変動性が高すぎることから、機械的性能は部品の箇所によって、また形成される壁の高さに応じてとりわけ変動する。このような不均一性は、特定の技術分野、例えば航空機製造技術に関する要求と相いれない。
【０００７】
他のいくつかの付加製造法が利用されうる。例えば、粉末の形状をなすフィラー材の溶融または焼結を非制限的に挙げてみる。それはレーザー溶融またはレーザー焼結であることができる。米国特許出願公開第２０１７／００１６０９６号明細書は、電子ビームまたはレーザービームタイプのエネルギービームへの粉末の露出によって得られる局所溶融による部品の製造方法を記述している。この方法はまた、“Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｍｅｌｔｉｎｇ”を示すアングロサクソン語の頭字語ＳＬＭ、または“Ｅｌｅｃｔｒｏ  Ｂｅａｍ  Ｍｅｌｔｉｎｇ”を示すＥＢＭによっても示される。粉末は、銅含有量が５質量％と６質量％との間に含まれ、マグネシウム含有量が２．５質量％と３．５質量％との間に含まれるアルミニウム合金から成る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】国際公開第２０１５／００６４４７号
【特許文献２】国際公開第２０１６／１４５３８２号
【特許文献３】国際公開第２０１６／１４２６３１号
【特許文献４】欧州特許出願公開第３０２６１３５号明細書
【特許文献５】米国特許出願公開第２０１７／００１６０９６号明細書
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｇｕ  Ｊ．「Ｗｉｒｅ−Ａｒｃ  Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  ｏｆ  Ａｌｕｍｉｎｉｕｍ」Ｐｒｏｃ．  ２５ｔｈ  Ｉｎｔ．  Ｓｏｌｉｄ  Ｆｒｅｅｆｏｒｍ  Ｆａｂｒｉｃａｔｉｏｎ  Ｓｙｍｐ．、  ２０１４年８月、  Ｕｎｉｖｅｒｓｉｔｙ  ｏｆ  Ｔｅｘａｓ、  ４５１−４５８
【非特許文献２】Ｆｉｘｔｅｒ「Ｐｒｅｌｉｍｉｎａｒｙ  Ｉｎｖｅｓｔｉｇａｔｉｏｎ  ｉｎｔｏ  ｔｈｅ  Ｓｕｉｔａｂｉｌｉｔｙ  ｏｆ  ２ｘｘｘ  Ａｌｌｏｙｓ  ｆｏｒ  Ｗｉｒｅ−Ａｒｃ  Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」
【非特許文献３】Ｂｒｉｃｅ  Ｃ．  「Ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  ｂｅｈａｖｉｏｒ  ｏｆ  ａｌｕｍｉｎｕｍ  ａｌｌｏｙ  ２１３９  ｆａｂｒｉｃａｔｅｄ  ｕｓｉｎｇ  ａｄｄｉｔｉｖｅ  ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ」Ｍａｔｅｒｉａｌ  Ｓｃｉｅｎｃｅ  ａｎｄ  ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ  ６４８（２０１５年）９−１４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
付加製造によって得られるアルミニウム部品の機械的性質は、溶加材を形成する合金、またより具体的にはその組成ならびに適用される熱処理に依る。本発明者らは、付加製造法において利用されると傑出した機械的性能を有する部品を得ることを可能にする、合金の組成を決定した。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の第一の対象は、互いに重ね合わされた相次ぐ固体金属層の形成を含む、部品の製造方法であり、各層は、数値モデルから定義されるパターンを描き、各層は、溶加材と呼ばれる金属の堆積によって形成され、溶加材は、エネルギー供給を受けて溶融しそれから凝固することによって前記層となり、該方法は、大気圧の０．５倍を超える圧力で実行され、該方法は、溶加材が以下の合金元素、
−３％と７％との間に含まれる質量分率によるＣｕ、
−０．１％と０．８％との間に含まれる質量分率によるＭｇ、
−以下、
・０．１％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．８％の質量分率によるＭｎ、
・０．０１％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＴｉ、
・０．０５％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＶ、
・０．０５％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＺｒ、
・０．０５％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＣｒ、
の中で選択される少なくとも１つの元素、さらには少なくとも２つの元素あるいはまた少なくとも３つの元素、そして、
−任意に、以下、
・０．１％と０．８％との間に含まれる質量分率によるＡｇ、
・０．１％と２％との間、好ましくは０．５％と１．５％との間に含まれる質量分率によるＬｉ、
・０．１％と０．８％との間に含まれる質量分率によるＺｎ、
の中で選択される少なくとも１つの元素、さらには少なくとも２つの元素あるいはまた少なくとも３つの元素、
を含む２０００系のアルミニウム合金であることを特徴とする。
【００１２】
このようなマグネシウム含有量は、割れのリスクを制限することを可能にする。マグネシウム含有量が、米国特許出願公開第２０１７／００１６０９６号明細書において記述されているマグネシウム含有量よりも著しく低いことが注目される。本発明者らは、多すぎるマグネシウム含有量が、特定の応用例、例えば航空機製造技術の要求と相いれない割れのリスクをもたらすと考える。それゆえに、マグネシウム含有量が質量分率で最大０．８％また好ましくは最大０．６％であることが望ましい。
【００１３】
元素Ｍｎ、Ｔｉ、Ｖ、ＺｒおよびＣｒは、分散質または薄い金属間化合物の形成に至らせることができ、得られる材料の硬さを上昇させることを可能にする。
【００１４】
元素Ｃｕ、Ｍｇ、Ｚｎ、およびＬｉは、析出硬化によってまたは固溶体の性質へのそれらの作用によって、材料の強度に影響を及ぼすことができる。
【００１５】
合金はまた、以下の元素のうちの少なくとも１つを有し得る。
−多くて０．８％の質量分率によるＦｅ、
−多くて１％の質量分率によるＳｉ。
【００１６】
これらの２つの元素は、従来の製造方法による、鋳造によって得られる合金からの部品の製造の際には、不純物としばしばみなされる。これらの２つの元素が、このように製造される部品の機械的性質、とりわけ延性または強度を下げる可能性のあることが一般的に認められている。付加製造タイプの製造方法によることにより、製造される部品の機械的特性を悪化させることなく、これらの元素のより高い含有量を容認することが可能となる。一実施形態において、ＦｅおよびＳｉの最小質量分率は、０．０５％また好ましくは０．１％である。
【００１７】
任意に、追加の分散質を形成するように、多くて２重量％の含有量のＣｏ、Ｎｉ、Ｗ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｙ、Ｙｂ、Ｎｄ、Ｅｒ、Ｈｆ、Ｌａ、Ｃｅの中で選択される少なくとも１つの元素を付加することができる。
【００１８】
材料は、０．０５％すなわち５００ｐｐｍ未満の、他の元素または不純物の質量分率を有する。他の元素または不純物の累積質量分率は、０．１５％未満である。
【００１９】
本発明の一実施形態において、２０００系合金は、ＡＡ２０２２、ＡＡ２０５０、ＡＡ２０５５、ＡＡ２０６５、ＡＡ２０７５、ＡＡ２０９４、ＡＡ２０９５、ＡＡ２１９５、ＡＡ２２９５、ＡＡ２３９５、ＡＡ２０９８、ＡＡ２０３９およびＡＡ２１３９の中で選択され、また好ましくはＡＡ２０７５、ＡＡ２０９４、ＡＡ２０９５、ＡＡ２１９５、ＡＡ２２９５、ＡＡ２３９５、ＡＡ２０３９およびＡＡ２１３９の中で選択される。
【００２０】
Ｃｕの質量分率は有利には、４％と６％との間に含まれ得る。
【００２１】
本発明によると、溶加材があらゆるセラミック相を除いて利用されることが理解されている。したがって、好ましくは、溶加材はセラミック相を含まない。
【００２２】
「２０００系のアルミニウム合金」とは本発明によると、文献「Ｒｅｇｉｓｔｒａｔｉｏｎ  Ｒｅｃｏｒｄ  Ｓｅｒｉｅｓ  −Ｔｅａｌ  Ｓｈｅａｔｓ−  Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ａｌｌｏｙ  ｄｅｓｉｇｎａｔｉｏｎｓ  ａｎｄ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏｍｐｏｓｉｔｉｏｎ  Ｌｉｍｉｔｓ  ｆｏｒ  Ｗｒｏｕｇｈｔ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  ａｎｄ  Ｗｒｏｕｇｈｔ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｌｌｏｙｓ」、Ｔｈｅ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ、２００９年２月（２０１５年１月修正）において記述されているような合金を意味する。この文献は、アルミニウム合金の分野において基準となる文献であり、この分野における当業者に非常に知られている。この文献の２８ページでとりわけ、２０００系のアルミニウム合金の主要な元素が銅であることが明示されている。他方では、この文献の２〜４ページで、このタイプの合金のさまざまな元素の範囲が示されており、また合金の組成の残りがアルミニウムであることが明示されている。実際に、アルミニウム合金の分野において、アルミニウムの量が組成を１００％まで補充するようになることが理解されているので、アルミニウムとは別の元素の量しか示さない習慣がある。アルミニウム合金はそのうえ不純物を含み得、不純物は、各々０．０５質量％までかつ合計で０．１５質量％まで概して存在する。
【００２３】
一実施形態によると、該方法は、層の形成の後に、以下を含み得る。
−溶体化処理、それに続く焼入れおよび時効、または
−典型的には少なくとも１００℃また高くて４００℃の温度での熱処理、
−および／または熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）。
【００２４】
熱処理はとりわけ、残留応力の測定および／または硬化相の追加の析出を可能にすることができる。
【００２５】
ＨＩＰ処理はとりわけ、伸び特性および疲労特性を向上させることを可能にすることができる。熱間等方圧加圧は、熱処理の前、後または代わりに行われることができる。
【００２６】
一実施形態によると、方法は、層の形成の後に、熱間等方圧加圧とそれに続く時効、または熱間等方圧加圧とそれに続く溶体化処理、焼入れそして時効を含む。
【００２７】
有利には、熱間等方圧加圧は、２５０℃と５５０℃との間、好ましくは３００℃と４５０℃との間に含まれる温度および５００バールと３０００バールとの間に含まれる圧力で、１時間と１０時間との間に含まれる継続時間の間行われる。
【００２８】
一実施形態によると、方法は、焼入れ、溶体化処理および時効を含み、冷間加工が、焼入れと時効との間に行われる。
【００２９】
有利には、溶体化処理は、４００℃と５５０℃との間に含まれる温度で行われ、また焼入れは、水を含む液体を用いて行われる。時効は好ましくは、１３０℃と１７０℃との間に含まれる温度で行われる。
【００３０】
任意に、製造方法の一段階で、例えば付加製造の後かつ／または熱処理の前に、部品の機械的変形を施すことができる。
【００３１】
時効硬化型合金に適合した別の実施形態によると、形成された部品の溶体化処理とそれに続く焼入れおよび時効、および／または熱間等方圧加圧を行うことができる。熱間等方圧加圧はこの場合有利には、溶体化処理の代わりとなり得る。本発明による方法はしかしながら、溶体化処理とそれに続く焼入れの処理を特に必要としないため、有利である。溶体化処理は、薄い金属間化合物または分散質の増大に関与することから、特定のケースにおいて機械的強度への不利な影響を及ぼし得る。
【００３２】
一実施形態によると、本発明による方法はそのうえ任意に、加工処理、および／または化学的表面処理、電気化学的表面処理もしくは機械的表面処理、および／またはトライボ仕上げを含む。これらの処理はとりわけ、粗さを減らすおよび／または耐腐食性を向上させるおよび／または耐疲労亀裂伝播特性を向上させるために行われ得る。
【００３３】
任意に、製造方法の一段階で、例えば付加製造の後かつ／または熱処理の前に、部品の機械的変形を施すことができる。
【００３４】
一実施形態によると、溶加材はワイヤの形をなし、アークへのその露出は、固体合金層を形成するように、合金の局所溶融とそれに続く凝固を生じさせる。別の実施形態によると、溶加材は粉末の形をなし、レーザービームへのその露出は、固体層を形成するように、合金の局所溶融とそれに続く凝固を生じさせる。
【００３５】
一実施形態によると、方法は、周囲雰囲気圧力で実行される。
【００３６】
本発明の第二の対象は、本発明の第一の対象による方法の適用後に得られる金属部品である。
【００３７】
本発明の第三の対象は、金属ワイヤまたは金属粉末であって、該金属ワイヤまたは金属粉末は、以下の合金元素、
−３％と７％との間に含まれる質量分率によるＣｕ、
−０．１％と０．８％との間に含まれる質量分率によるＭｇ、
−以下、
・０．１％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．８％の質量分率によるＭｎ、
・０．０１％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＴｉ、
・０．０５％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＶ、
・０．０５％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＺｒ、
・０．０５％と２％との間に含まれ、好ましくは多くて１％またさらに好ましくは多くて０．３％の質量分率によるＣｒ、
の中で選択される少なくとも１つの元素、さらには少なくとも２つの元素あるいはまた少なくとも３つの元素、そして、
−任意に、以下、
・０．１％と０．８％との間に含まれる質量分率によるＡｇ、
・０．１％と２％との間、好ましくは０．５％と１．５％との間に含まれる質量分率によるＬｉ、
・０．１％と０．８％との間に含まれる質量分率によるＺｎ、
の中で選択される少なくとも１つの元素、さらには少なくとも２つの元素あるいはまた少なくとも３つの元素、
を少なくとも含む２０００系のアルミニウム合金を含み、好ましくは該合金から成る。
【００３８】
好ましくは、本発明の第三の対象によるワイヤまたは粉末は、それが溶接または付加製造用の溶加材であることを特徴とする。
【００３９】
他の利点および特徴は、以下にリストされる図面に示される非制限例およ
び次に続いていく説明から、よりはっきりと分かるようになるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００４０】
【図１Ａ】ＷＡＡＭタイプの付加製造法を示す概要である。
【図１Ｂ】図１Ａとの関連において開示される方法にしたがって作製された壁の写真である。
【図１Ｃ】図１Ｂで示された壁を示す概要である。
【図２Ａ】さまざまな合金から、ＷＡＡＭ法によって製造された、壁の形の部品について行われた、硬さの比較試験を示しており、部品は、付加製造工程後にさまざまな処理を受けている。
【図２Ｂ】２１３９タイプのアルミニウム合金からＷＡＡＭ法によって得られた壁の形の部品の硬さの変化を、横断軸Ｚに沿って示しており、部品はそれぞれ、質別Ｔ６に至る熱処理の実施を伴っているもの、また伴っていないものである。
【図２Ｃ】さまざまな合金からＷＡＡＭによって形成された壁の形の部品に由来する試験片についての、降伏応力および引張強さの変化を示しており、部品は、付加製造工程の後にさまざまな処理を受けている。
【図２Ｄ】さまざまな合金からＷＡＡＭによって形成された部品の破断伸びの変化を示しており、部品は、付加製造工程後にさまざまな処理を受けている。
【図２Ｅ】さまざまな合金からＷＡＡＭ法によって得られた壁の形の部品に由来する試験片についての、疲労試験中の、定められた耐久限度を示しており、部品は、付加製造工程の後にさまざまな処理を受けている。
【図２Ｆ】さまざまな合金からＷＡＡＭ法によって製造された壁の形の部品について行われた、硬さの比較試験を示している。
【図２Ｇ】アルミニウム合金２２９５からＷＡＡＭ法によって得られた壁の形の部品の硬さの変化を、横断軸Ｚに沿って示している。
【図２Ｈ】アルミニウム合金２２９５から作製され、またさまざまな熱処理を受けている壁の断面を示している。
【図３Ａ】引張試験および疲労試験においてそれぞれに使用される試験片を示している。
【図３Ｂ】引張試験および疲労試験においてそれぞれに使用される試験片を示している。
【図４Ａ】ＳＬＭタイプの付加製造法を示す概要である。
【図４Ｂ】ＳＬＭによって作製された、正六面体の形の、さまざまな部品の硬さの測定値を示しており、部品は、付加製造工程後にさまざまな熱処理を受けている。
【発明を実施するための形態】
【００４１】
［発明の詳細な説明］
説明において、相反する指示がない限り、
−アルミニウム合金の呼称は、Ｔｈｅ  Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎによって定められた学術用語に従っており、
−質別の呼称は、２０１７年４月の時点で有効な規格ＮＦ  ＥＮ  ５１５に従っており、
−化学元素の含有量は、％で示され、また質量分率を示す。
【００４２】
図１Ａは、“Ｗｉｒｅ  ＋  Ａｒｃ  Ａｄｄｉｔｉｖｅ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ”の頭字語であるＷＡＡＭタイプの付加製造装置を示している。エネルギー源１１、この場合トーチは、アーク１２を作り出す。この装置において、トーチ１１は、不活性ガス溶接機によって給電される。トーチ１１は、溶接ロボット１３によって保持される。製造されるべき部品２０は、台座１０の上に配置される。図１Ａによって説明される実施形態において、製造される部品は、台座１０によって定義される長手方向面ＸＹに垂直に、横断軸Ｚに沿って広がる壁である。本明細書中でトーチ１１の電極を形成するフィラーワイヤー１５は、アーク１２の影響下で、溶融して、凝固することによって溶接ビードを形成する。溶接ロボットは、数値モデルＭによって制御され、また位置を変えて、互いの上に積み重ねられ壁２０を形成するさまざまな層２０１・・・２０ｎを形成するようになり、各層は溶接ビードに相当する。各層２０１・・・２０ｎは、数値モデルＭによって定義されるパターンにしたがって、長手方向面ＸＹにおいて広がる。図１Ｂは、このように形成された壁の写真である。図１Ｃは、台座１０との関係において長手方向面ＸＹに沿って厚みｅおよび長さｌにしたがって、また横断軸Ｚに沿って高さｈにしたがって広がる壁２０を図示している。
【００４３】
本発明による方法は、大気圧の０．５倍を超える圧力で実行される。したがって、Ｂｒｉｃｅ  ２０１５において記述されている方法とは違って、Ｍｇ含有量は高くまた制御されたままであり、このことは、合金２１３９から製造された壁について測定される高い硬さを説明づける。さらに、発明者らは、Ｔ６処理の実施の際に、合金２１３９の制御されたＭｇ含有量およびＡｇ含有量が、高密度の面{１１１}におけるΩ相析出により、より優れた機械的性質を得ることを可能にすると考察する。さらに、大気圧の０．５倍を超える、また有利には大気圧くらいの圧力での作業は、機械的性質が均一である部品を付加製造によって得ることを可能にする。「大気圧くらい」とは本発明によると、好ましくは大気圧の８０％と１２０％との間を意味する。
【００４４】
発明者らは、とりわけ機械的強度、伸びおよび疲労特性という観点からの傑出した性質が、Ｍｇ含有量の均一性にあると認めている。大気圧での操作は、付加製造によって製造される部品におけるＭｇ含有量およびその均一性をよりよく制御することを可能にする。それは、航空機製造技術のような応用例にとってとりわけ重要なポイントである。
【００４５】
本発明による方法は有利には、層の形成の後に、とりわけ質別Ｔ６を得るための、溶体化処理、それに続く焼入れおよび時効を含む。Ｔ６処理は、硬さを有意に上昇させることをとりわけ可能にし、上昇率は有利には、少なくとも５０％また好ましくは少なくとも６０％である。
【００４６】
一実施形態によると、ＨＩＰ処理は、溶体化処理の前、または溶体化処理の代わりに行われることができる。ＨＩＰ処理はとりわけ、伸び特性および疲労特性を向上させることを可能にする。
【００４７】
一実施形態によると、方法は、焼入れと時効との間に冷間加工を含み、該加工は例えば、０．５％と２％との間さらには０．５％と５％との間に含まれる、部品の寸法の変更を含む。本発明者らは、このことが時効処理後これはとりわけ質別Ｔ８に相当し得る硬さを上昇させること、および／または時効の継続時間を減らすことを例えば可能にすると考える。
【００４８】
図４Ａは、別の実施形態を示しており、該形態において実施される付加製造法は、ＳＬＭ（Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ  Ｌａｓｅｒ  Ｍｅｌｔｉｎｇ）タイプの方法である。この方法によると、フィラー材２５は、粉末の形をしている。エネルギー源、この場合レーザー源３１は、レーザービーム３２を発する。レーザー源は、光学系３３によってフィラー材につながれ、その動きは、数値モデルＭに応じて決定される。レーザービーム３２は、数値モデルに依存するパターンを描く、長手方向面ＸＹに沿った動きをたどる。粉末２５とのレーザービーム３２の相互作用は、粉末の選択的溶融とそれに続く凝固を引き起こし、結果として層２０１・・・２０ｎの形成をもたらす。層が一つ形成されると、該層は、溶加材の粉末２５ですっかり覆われ、そして別の相が、先に作製された層に重ね合わされて形成される。一層を形成する粉末の厚みは、例えば１０μｍと１００μｍとの間に含まれることができる。
【００４９】
本発明による方法の適用後に得られる金属部品は有利には、質別Ｔ６またはＴ８で、少なくとも１５０また好ましくは少なくとも１７０あるいはまた少なくとも１８０のビッカース硬さＨＶ０．１を有する。
【００５０】
有利には本発明による方法の適用後に得られる金属部品は、質別Ｔ６またはＴ８で、少なくとも４００ＭＰａ好ましくは少なくとも４１０ＭＰａまた好ましくは少なくとも４２０ＭＰａの降伏応力Ｒｐ０．２、および／または少なくとも４６０ＭＰａまた好ましくは少なくとも４７０ＭＰａの破断強度Ｒｍ、および／または少なくとも６％また好ましくは少なくとも８％の伸びＡ％、および／または少なくとも２４０ＭＰａまた好ましくは少なくとも２９０ＭＰａの１０５サイクルでの疲労耐久限度を有する。
【実施例１】
【００５１】
さまざまな壁を製造するように、複数のフィラーワイヤー１５が利用された。
−工業用フィラーワイヤーに相当する合金２３１９製のワイヤ、
−プロトタイプ鋳造合金から得られる合金２２１９および２１３９製のワイヤであって、ワイヤは、直径５５ｍｍおよび長さ１５０ｍｍのビレットからの押出加工および伸線加工によって得られる。
【００５２】
この例において、フィラーワイヤーの直径は１．２ｍｍである。Ｆｒｏｎｉｕｓ製の参照記号ＦＫ４０００−ＲＦＣの不活性ガス溶接機およびＹａｓｋａｗａ製の溶接ロボットＭｏｔｏｍａｎ  ＭＡ２１０を使用した。
【００５３】
壁の厚みｅは、４ｍｍと６ｍｍとの間に含まれる。それらの長さｌは１０ｃｍであり、またそれらの高さｈは３ｃｍである。
【００５４】
ＷＡＡＭ法の実施パラメータは以下の通りである。
−トーチの前進速度が４２ｃｍ／分、
−ワイヤの巻出速度：５ｍ／分と９ｍ／分との間に含まれる、
−大気圧で行われる試験。
【００５５】
壁の化学組成は、ＩＣＰ−ＯＥＳ（誘導結合プラズマ発光分光分析）タイプの質量分析法によって測定された。分析の結果は、表１に列挙されている。各結果は、質量パーセントに相当する。分析は、各壁について行われた。
【００５６】
【表１】
2020516776.tif 000003
【００５７】
さまざまな合金を用いて得られテストされたＷＡＡＭ壁は、割れや微少割れを示さなかった。
【００５８】
そのうえ、分析はまたフィラーワイヤー１５についても行われた。フィラーワイヤーと各フィラーワイヤーからそれぞれに得られた壁との間の組成の顕著な変化は全く指摘されなかった。
【００５９】
２０００系の合金は熱処理で硬化するので、Ｔ６処理と呼ばれる処理が、質別Ｔ６を得るように壁２０に行われた。処理は、溶体化処理（２時間の継続時間で２１３９については５２９℃また２２１９および２３１９については５４２℃の温度、１時間につき４０℃ずつの温度上昇）、焼入れおよび時効（２２１９および２３１９については２５時間の継続時間で、１７５℃の温度、２１３９については１５時間の継続時間で、１７５℃の温度）を含む。
【００６０】
まず初めに、壁２０のビッカース硬さＨＶ０．１を特徴づけた。測定は、規格ＮＦ  ＥＮ  ＩＳＯ  ６５０７−１に準じて行われた。得られた結果は、図２Ａに示されている。この図で、各合金について、また左から右にかけて、フィラーワイヤー１５（ｂｄｆ−１）、製造したままの作製された壁（ｂｄｆ−２）、時効後の作製された壁（Ｒ）、Ｔ６処理後の作製された壁について測定された硬さを示した。この図に示された各値は、５つの測定値の平均値に相当する。時効が溶体化処理および焼入れをせずに行われる場合、パラメータ（温度、継続時間）は、前のパラグラフにおいて記述されたパラメータと同じである。合金２１３９を利用することによって得られる硬さが、他の合金からまたとりわけ合金２３１９について得られる壁の硬さを一貫して超えていることが観察され、合金２３１９は目下のところＷＡＡＭ法の実施のための基準合金と見なされている。また、Ｔ６処理は硬さを有意に上昇させることを可能にし、上昇率はおよそ５０％〜６０％である。
【００６１】
また、合金２１３９から得られる壁２０の硬さの空間的均一性を確かめるために、ビッカース硬さＨＶ０．１の複数の測定が、横断軸Ｚに沿って、さまざまな高さｈで行われた。図２Ｂは、それぞれに製造したまま（ｂｄｆ）すなわち後処理なしの壁、また、溶体化処理、焼入れそして時効（Ｔ６処理）を伴った壁について得られた結果を示している。横座標軸は、高さｈを示し、ｍｍで表され、一方縦座標軸は、測定されるビッカース硬さに相当する。横座標の５ｍｍは、壁２０と台座１０（０に等しい高さ）との間の境界面に相当し、縦の点線によって具現されている。５ｍｍより低い横座標は、台座１０に相当する。横断軸Ｚに沿った硬さの良好な均一性が観察され、またこのことは分析された２つの壁について観察されている。壁に適用されたＴ６処理の影響下で硬さの有意な上昇もまた観察され、上昇率はおよそ５０％〜６０％である。均一の機械的性質の獲得は、Ｂｒｉｃｅ  ２０１５において記述されている方法と比べてとりわけ興味深い局面であり、該方法は低圧で行われている。
【００６２】
このように、大気圧の５０％を超える、また理想的には大気圧くらいの圧力での作業は、機械的性質が均一である部品を付加製造によって得ることを可能にする。「大気圧くらい」とは、好ましくは大気圧の８０％と１２０％との間を意味する。
【００６３】
図２Ａおよび図２Ｂで開示された結果は、大気圧で実施される付加製造技術の利用において、合金２１３９が有望であることを示している。この合金に基づいて、ならびに基準合金と見なされている合金２３１９に基づいて、さまざまな壁がＷＡＡＭによって入念に作り上げられた。各壁について、試験片が、引張試験および疲労試験を行うように形成された。試験片は、横断軸Ｚに沿って（試験片Ｖ）かあるいは、各壁の長さｌに平行な長手方向軸Ｙに沿って（試験片Ｈ）採取された。試験片の幾何学的特性は、行われる試験に依るものであり、また以下で記述されることになる。
【００６４】
これらの試験の際に、各壁２０の厚みｅ、長さｌそして高さｈは、それぞれおよそ５ｍｍ、およそ４４０ｍｍそしておよそ２００ｍｍであった。
【００６５】
壁は、さまざまな熱処理を受けた。
−Ｔ６処理、すなわち質別Ｔ６に至るための溶体化処理、焼入れおよび時効。２３１９について、溶体化処理は、５４２℃で２時間の間行われ、また該処理は温度が４０℃/ｈで上昇する段階に先行された。２３１９について、溶体化処理は、５２９℃で２時間の間行われ、また該処理は温度が４０℃/ｈで上昇する段階に先行された。各合金について、時効は、１７５℃で１５時間継続され、また温度が４０℃/ｈで上昇する段階に先行された。
−熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）に先行されたＴ６処理。各合金について、ＨＩＰのパラメータは、大気圧および周囲の気温からの２時間の上昇と、それに続く４９７℃および１０００バールでの２時間の段階である。
【００６６】
図２Ｃは、降伏応力Ｒｐ０．２（Ｙｉｅｌｄ  Ｓｔｒｅｓｓを意味する頭字語ＹＳによってもまた示される）および引張強さＲｍ（Ｕｌｔｉｍａｔｅ  Ｔｅｎｓｉｌｅ  Ｓｔｒｅｓｓを意味する頭字語ＵＴＳによってもまた示される）の結果を示している。降伏応力Ｒｐ０．２は、試験片の０．２％の伸び率に相当する。利用される試験片は、規格ＮＦ  ＥＮ  ＩＳＯ  ６８９２−１に準じて定義されている試験片「ＴＯＰ  Ｃ１」であり、図３Ａに示されている。各測定値は、３つの試験片について得られた結果の平均値に相当する。各合金について得られた結果は、Ｔ８処理を受けた合金２１３９製の工業用シートメタルから採取された試験片で行われる測定と比較された。横座標軸は、利用される合金に相当し、縦座標軸は、降伏応力または引張強さに相当し、単位はＭＰａである。各合金について、左の棒は、降伏応力Ｒｐ０．２を数値で表しており、一方右の棒は、引張強度Ｒｍを表している。文字ＨおよびＶは、試験片がその軸に沿って採取されたことを示している。
【００６７】
降伏応力および引張強さが、合金２１３９を利用することによって合金２３１９を用いるよりも一貫して優れていることが観察され、またこのことは、行われる処理がどうであろうと（Ｔ６またはＨＩＰ＋Ｔ６）、またとりわけ降伏応力について観察される。合金２１３９を用いて得られる性能は、工業用シートメタル（２１３９−Ｔ８）を使って得られる性能に匹敵する。
【００６８】
合金２１３９の利用は、合金２３１９を使って形成された壁と比べて、それぞれおよそ４０％また１０％の、降伏応力および引張強さの上昇をもたらす。
【００６９】
参照番号２３１９  Ｔ６  Ｃｒａｎｆｉｅｌｄは、Ｇｕ  Ｊｉａｎｇｌｏｎｇらによる刊行物「Ｔｈｅ  ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎｉｎｇ  ｅｆｆｅｃｔ  ｏｆ  ｉｎｔｅｒ−ｌａｙｅｒ  ｃｏｌｄｗｏｒｋｉｎｇ  ａｎｄ  ｐｏｓｔ−ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ｈｅａｔ  ｔｒｅａｔｍｅｎｔ  ｏｎ  ｔｈｅ  ａｄｄｉｔｉｖｅｌｙ  ｍａｎｕｆａｔｕｒｅｄ  Ａｌ−６．３Ｃｕ  ａｌｌｏｙ」、  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｍａｔｅｒｉａｌｓ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ、  ２０１６年、２３０、２６−３４に由来する書誌データに相当する。
【００７０】
また、壁の断面の画像が作成され、該画像から、気孔率の面積分率が、画像処理ソフトを使って推定された。Ｔ６処理の前に実行されたＨＩＰ処理が０．０５％未満の低い気孔率のレベルを得ることを可能にすることが観察された。ＨＩＰ処理なしだと、気孔率のレベルは、合金２１３９を利用して約０．５％、また合金２３１９を利用しておよそ１．５％であって、Ｔ６処理は各ケースにおいて適用されている。Ｔ６処理が、ＨＩＰ処理の実施によって得られる低いレベルの気孔率を保つことを可能にすることが観察される。
【００７１】
ＨＩＰ処理に頼ることは、観察された降伏応力または引張強さに有意な影響を及ぼしていない。しかしながら、図２Ｄで見ることができるように、このような処理は、採取の方向がどうであろうと（試験片ＨまたはＶ）、伸びを合金２３１９についておよそ１４．５％に、また合金２１３９についておよそ９％に増加させることを可能にする。図２Ｄで、縦座標軸は、引張強さ試験の結果である、試験片の伸びを示しており、％で表されている。
【００７２】
疲労試験が、規格ＮＦ  ＥＮ  ＩＳＯ  ６０７２に準じて、図３Ｂに示されるような試験片ＦＰＥ  １０Ａを使って試みられた。図２Ｅは、さまざまな合金の１０５サイクルでの耐久限度を示している。各値は、７つの試験片の平均値にしたがって得られる。ＨＩＰ処理なしだと、１０５サイクルでの平均耐久限度は、合金２３１９を利用しておよそ２４０ＭＰａ、また合金２１３９を利用しておよそ２４５ＭＰａである。ＨＩＰ処理の実施は、平均耐久限度を有意に上昇させることを可能にし、それは合金２３１９について３１０ＭＰａおよび合金２１３９について２９５ＭＰａに至る。
【００７３】
図２Ｄおよび図２Ｅに関係して示される試験は、Ｔ６処理より前に適用されるＨＩＰタイプの処理の妥当性を証明している。図２Ｃおよび図２Ｄは、２３１９タイプの合金と比べて２１３９タイプの合金を利用することによって、大気圧で、付加製造によって形成される部品について、降伏応力または引張強さという観点から、有意により優れた性能を示している。
【実施例２】
【００７４】
別のシリーズの試験が、合金２２９５から成るフィラー材を利用することによって行われた。先に記述された壁に類似した壁２０が、大気圧でのＷＡＡＭ法を改めて実施することによって作製された。各壁の質量分率％で表される化学組成は以下の通りである。
【００７５】
【表２】
2020516776.tif 000004
【００７６】
フィラーワイヤーで行われた測定は、フィラーワイヤーの組成とフィラーワイヤーから形成された壁との間に有意な差異を示さなかった。
【００７７】
壁２０はつぎに、Ｔ６処理、または熱間等方圧加圧（ＨＩＰ）の工程に先行されたＴ６処理を受けた。Ｔ６処理の間、溶体化処理は５２９℃の温度で２時間継続し、また時効は１６０℃の温度で１００時間継続した。
【００７８】
図２Ｆは、さまざまな合金を利用して得られた壁２０のビッカース硬さＨＶ０．１の値を示しており、これらの測定は、規格ＮＦ  ＥＮ  ＩＳＯ  ６５０７−１に準じて行われた。各壁について、５つの測定の平均値が算出された。図３Ａで、次のような算術平均が示された。
−フィラー材として合金２３１９を利用した場合であって、壁はつぎに先に記述されたようにＴ６処理を受けている、
−フィラー材として合金２１３９を利用した場合であって、壁はつぎに先に記述されたようにＴ６処理を受けている、
−フィラー材として合金２２９５を利用した場合であって、壁はつぎに前のパラグラフにおいて言及されたパラメータにしたがってＴ６処理を受けている、
−フィラー材として合金２２９５を利用した場合であって、壁はつぎに熱間等方圧加圧（４９７℃で２時間、１０００バール）ついでＴ６処理を受けている。
【００７９】
合金２２９５から形成された壁の硬さが、合金２１３９を用いて得られた硬さよりも明らかに高いことが観察される。Ｔ６処理の溶体化処理前の熱間等方圧加圧が１８７Ｈｖの硬さ、すなわち、
−合金２１３９から得られまたＴ６処理を受けている壁の硬さと比べておよそ２０％の上昇、
−合金２３１９から得られまたＴ６処理を受けている壁の硬さと比べておよそ３５％の上昇、
に達することを可能にすることもまた確認される。
【００８０】
図２Ｇは、合金２２９５を用いて作製された壁の高さにしたがった硬さの変化のパターンを示しており、壁は、Ｔ６処理前にＨＩＰ処理を受けている。縦座標軸は硬さを示し、横座標軸は、Ｚ軸に沿った高さを示している。硬さが空間的に均一であることが観察される。
【００８１】
図２Ｈは、気孔率のレベル、またより具体的には気孔率の面積分率を評価するように作製された３つの壁断面を示している。図２Ｈで、左から右にかけて、合金２２９５から得られた壁の断面が示されており、壁はそれぞれに製造したまま（ｂｄｆ）の壁、ＨＩＰ処理を受けた壁、ＨＩＰ処理ついでＴ６処理（溶体化処理、焼入れそして時効）を受けた壁である。製造したままの壁について、気孔率の面積分率は７％と評価され、このことはフィラー材から形成されたワイヤの表面の悪い状態によるものとされる。熱間等方圧加圧は、気孔率の面積分率を０．０５％に減少させることを可能にする。ＨＩＰの後のＴ６処理の実施は、気孔率に顕著な影響を与えない。
【００８２】
これらの試験の結果、合金２２９５が、付加製造による、またより具体的にはＷＡＡＭ法を利用することによる部品の製造にとりわけ適合していることが分かる。ＨＩＰ処理および／またはＴ６処理との組合わせは、傑出した機械的性質の獲得を可能にする。
【実施例３】
【００８３】
この実施例において、壁は、先に記述されたＳＬＭ法によって入念に作り上げられた。以下の試験において、レーザー源３１は、電力４００ＭＷのＮｄ：Ｙａｇレーザーである。
【００８４】
１ｃｍ×１ｃｍ×１ｃｍの寸法の正六面体が、この方法にしたがって、形成されたさまざまな層を積み重ねることによって形成されたが、粉末２５はアルミニウム合金２１３９から得られたものである。粉末の組成は、ＩＣＰ−ＯＥＳによって決定されたものであり、また以下の表中に質量パーセントで示されている。
【００８５】
【表３】
2020516776.tif 000005
【００８６】
粒度分析が、粒度分布測定装置Ｍａｌｖｅｒｎ２０００を使って規格ＩＳＯ１３３２に準じて行われた。粉末を形成する粒子の直径に応じて体積分率の変化を描く曲線が、ガウス分布に比肩する分布を示す。ｄ１０、ｄ５０そしてｄ９０がそれぞれ、得られる分布の１０％、５０％（メジアン径）、そして９０％の分位点を表すとすると、均一度
【数１】
2020516776.tif 000006
ならびに標準偏差
【数２】
2020516776.tif 000007
を定義することができる。考慮された粉末について、σ＝４．１±０．１％およびε＝１．５±０．１％が測定された。ｄ１０、ｄ５０そしてｄ９０の値はそれぞれ１８．９μｍ、３８．７μｍ、７８μｍであった。
【００８７】
さまざまな正六面体が、ＵＴＢＭ（ベルフォール・モンベリヤール工科大学）により、レーザー源３１の電力と、粉末２５に激突するビーム３２の移動速度とに結びついている実験パラメータを変化させながら作製された。パラメータは表４に開示されている。最初の列は、各試験の参照番号に相当する。２つ目の列そして３つ目の列はそれぞれ、レーザービーム３２が消散するエネルギー密度、そして粉末の表面でのビーム３２の移動速度に相当する。
【００８８】
【表４】
2020516776.tif 000008
【００８９】
ビッカース硬さＨＶ０．１の測定は、作製後にいかなる処理も受けていない、いわゆる「製造したまま」（Ｂｄｆ）の壁についてかあるいは、先に記述されたパラメータ（温度、継続時間）にしたがった溶体化処理、焼入れそして時効を含むＴ６処理を受けている壁について行われた。
【００９０】
図４Ｂは、得られた結果を示しており、ビッカース硬さＨＶ０．１は、縦座標軸に示されている。各結果は４つの測定の平均値である。この図で、ＷＡＡＭ法によって製造された壁についてそれぞれに測定されたビッカース硬さＨＶ０．１の測定値もまた示されたが、該壁はそれぞれ製造したままの壁、時効を受けている壁、そしてＴ６処理を受けている壁である。
【００９１】
製造したまま（Ｂｄｆ）の壁について、硬さは１００±１０Ｈｖに達しており、このことはＷＡＡＭ法によって得られた製造したままの壁、または時効を受けた壁について得られた硬さに相当する。Ｔ６処理は、硬さをおよそ６０％有意に上昇させることを可能にし、このことは図２Ｂとの関連において行われた検証と結果が一致する。ＳＬＭによりＴ６処理後に得られる硬さは、ＷＡＡＭによりＴ６処理後に形成される壁によって得られる硬さと同じ次元である。
【符号の説明】
【００９２】
１０  台座
１１  エネルギー源
１２  アーク
１３  溶接ロボット
１５  フィラーワイヤー
２０  壁
２０ｎ  層
２５  フィラー材
３１  レーザー源
３２  レーザービーム
３３  光学系
ｅ  厚み
ｌ  長さ
ｈ  高さ
Ｍ  数値モデル
ＸＹ  長手方向面
Ｚ  横断軸
【図１Ａ】
2020516776.tif 000009
【図１Ｂ】
2020516776.tif 000010
【図１Ｃ】
2020516776.tif 000011
【図２Ａ】
2020516776.tif 000012
【図２Ｂ】
2020516776.tif 000013
【図２Ｃ】
2020516776.tif 000014
【図２Ｄ】
2020516776.tif 000015
【図２Ｅ】
2020516776.tif 000016
【図２Ｆ】
2020516776.tif 000017
【図２Ｇ】
2020516776.tif 000018
【図２Ｈ】
2020516776.tif 000019
【図３Ａ】
2020516776.tif 000020
【図３Ｂ】
2020516776.tif 000021
【図４Ａ】
2020516776.tif 000022
【図４Ｂ】
2020516776.tif 000023
【国際調査報告】
2020516776.tif 000024
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