(57)【要約】  本開示は、微細共晶型組織を有するアルミニウム合金製品、およびその製造方法の様々な実施形態に関する。微細共晶型組織を有するアルミニウム合金製品を製造する方法は、付加製造供給原料の少なくとも一部を付加製造供給原料の液相線温度より高い温度に選択的に加熱することを含み、それにより溶融池を形成し、溶融池を冷却し、それにより凝固した塊を形成する。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細共晶型組織を有するアルミニウム合金製品を製造する方法であって、前記方法は、
（ａ）付加製造供給原料の液相線温度より高い温度に、前記付加製造供給原料の少なくとも一部を選択的に加熱する工程であって、それにより溶融池を形成する、加熱する工程と、
（ｂ）前記溶融池を冷却する工程であって、それにより凝固した塊を形成し、前記凝固した塊は微細共晶型組織を有する、冷却する工程と、
（ｃ）工程（ａ）〜（ｂ）を繰り返す工程であって、それにより最終付加製造製品を製造し、前記最終付加製造製品は、前記微細共晶型組織を有する、繰り返す工程と、を含み、
前記最終付加製造製品はクラックがない、方法。
【請求項２】
前記付加製造供給原料は、アルミニウムと、少なくとも一つの他の合金元素とを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記付加製造供給原料は、添加物を含む、請求項１または２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４】
前記添加物の少なくとも一つは、結晶微細化を促進するように構成される、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記付加製造供給原料は、粉末またはワイヤのうちの一つである、請求項１〜４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記添加物は、少なくとも一つの結晶微細化剤を含む、請求項４または５に記載の方法。
【請求項７】
前記少なくとも一つの結晶微細化剤は、アルミニウム合金粒子の核生成を促進するのに十分である、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記最終付加製造製品は、最大５重量％の添加物を含む、請求項３〜７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
前記添加物は少なくとも０．０１重量％の添加物、または少なくとも０．０５重量％の添加物、または少なくとも０．０８重量％の添加物、または少なくとも０．１重量％の添加物、または少なくとも０．５重量％の添加物、または少なくとも０．８重量％の添加物を含む、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記粒子は４．５重量％以下の添加物、または４．０重量％以下の添加物、または３．５重量％以下の添加物、または３．０重量％以下の添加物、または２．５重量％以下の添加物、または２．０重量％以下の添加物、または１．７５重量％以下の添加物、または１．５０重量％以下の添加物、または１．２５重量％以下の添加物、または１．０重量％以下の添加物を含む、請求項８または９に記載の方法。
【請求項１１】
前記少なくとも一つのセラミック材料はＴｉＢ２を含む、請求項８〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
前記付加製造供給原料は、粉末またはワイヤのうちの一つであり、前記粉末またはワイヤは前記添加物を含む、請求項６〜１１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１３】
前記冷却は少なくとも１０００℃／秒、または１０，０００℃／秒、または１００，０００℃／秒、または、１，０００，０００℃／秒の冷却速度で前記溶融池を冷却することを含む、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１４】
前記アルミニウム合金製品は、６８０°Ｆ以下、６５０°Ｆ以下、６００°Ｆ以下、５５０°Ｆ以下、５００°Ｆ以下、４５０°Ｆ以下、４００°Ｆ以下、３５０°Ｆ以下、３００°Ｆ以下、２５０°Ｆ以下、２００°Ｆ以下、１５０°Ｆ以下、１００°Ｆ以下、５０°Ｆ以下、２５°Ｆ以下の非平衡凝固温度範囲を有する、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１５】
前記方法は、前記最終付加製造製品を一つまたは複数の温度で一つまたは複数の回数、熱処理することを含む、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１６】
前記熱処理は前記微細共晶型組織から離散粒子を生成するのに十分であり、
前記離散粒子はアルミニウムマトリックス中に分散し、
前記離散粒子は前記微細共晶型組織の金属間化合物層を含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記最終付加製造製品は、最大３５体積％の前記離散粒子、または最大３０体積％の前記離散粒子、または最大２５体積％の前記離散粒子を含む、請求項１〜１６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１８】
前記最終付加製造製品は少なくとも５体積％の離散粒子、または少なくとも１０体積％の離散粒子、または少なくとも１５体積％の離散粒子、または少なくとも２０体積％の離散粒子を含む、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記離散粒子の平均粒径は、１ミクロン、または０．８ミクロン、または０．６ミクロン、または０．４ミクロン、または０．２ミクロン、または０．１ミクロン、または０．０１ミクロン以下である、請求項１６〜１８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２０】
前記共晶型組織は、１ミクロン、または０．５ミクロン、または０．４ミクロン、または０．３ミクロン以下の気孔径を有する多孔質組織を有する、請求項１〜１９のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２１】
前記多孔質組織は、少なくとも１０ナノメータの気孔径を有する、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
共晶組織間の間隔は、層状および／または波状組織間で１ミクロン、または０．５ミクロン、または０．４ミクロン、または０．３ミクロン以下である、請求項１〜２１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２３】
共晶組織間の前記間隔は、少なくとも１０ナノメータである、請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記アルミニウム合金製品は等軸晶を含み、前記等軸晶は２０ミクロン以下、または１５ミクロン以下、または１０ミクロン以下、または６ミクロン以下、または４ミクロン以下の平均粒径を実現する、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２５】
前記最終付加製造製品を最終加工製品に加工することを含む、請求項１〜２４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項２６】
前記最終付加製造製品を最終加工製品に加工することであって、前記加工することは前記熱処理と同時に行われる、加工することを含む、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項２７】
前記最終付加製造製品を最終加工製品に加工することであって、前記加工することは前記熱処理後に行われる、加工することを含む、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項２８】
前記最終付加製造製品を最終加工製品に加工することであって、前記加工することは前記熱処理前に行われる、加工することを含む、請求項１５または１６に記載の方法。
【請求項２９】
前記加工することは冷間加工である、請求項２５〜２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３０】
前記加工することは熱間加工である、請求項２５〜２８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３１】
前記加工することは、前記最終付加製造製品を前記最終加工製品に型鍛造することであって、前記最終加工製品は複数の非平面を含む、型鍛造することを含む、請求項２５〜３０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３２】
前記最終付加製造製品を最終ＨＩＰ製品に熱間静水圧プレスすることを含む、請求項１〜３１のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３３】
前記アルミニウム合金製品は、０．５〜１５．５重量％Ｎｉ、０．５〜５．０重量％Ｍｎを含むＡｌ−Ｎｉ−Ｍｎ合金製品であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｎｉ≧−２．７５Ｍｎ＋７．３７５、およびＮｉ≦−３．４４Ｍｎ＋１７．２２である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３４】
前記アルミニウム合金製品は、１．０〜２２．０重量％Ｃｕ、１．０〜１６．０重量％Ｎｉを含むＡｌ−Ｃｕ−Ｎｉ合金製品であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｎｉ≧−０．７８Ｃｕ＋８．７８、およびＮｉ≦−０．７３８Ｃｕ＋１７．２４である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３５】
Ｎｉ≧−０．８１２５Ｃｕ＋９．１２５、およびＮｉ≦−０．３Ｃｕ＋８．１である、請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】
前記アルミニウム合金製品は、１．０〜２５．０重量％Ｃｕ、１．０〜１８．０重量％Ｃｅを含むＡｌ−Ｃｕ−Ｃｅ合金製品であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｃｕ≧−０．８４６２Ｃｅ＋１２．８４６、およびＣｕ≦−０．１３６１Ｃｅ２＋１．５６４Ｃｅ＋１９．６７３である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３７】
Ｃｕ≧−０．６２５Ｃｅ＋１２．６２５、およびＣｕ≦−０．６２５Ｃｅ＋２４．６２５である、請求項３６に記載の方法。
【請求項３８】
前記アルミニウム合金製品は、１．０〜２４．０重量％Ｃｕ、０．５〜２５．０重量％Ｓｉを含むＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ合金製品であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｓｉ≧−１．４Ｃｕ＋１６．４、およびＳｉ≦−０．０３７２Ｃｕ２−０．２０４８Ｃｕ＋２４．５５４である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項３９】
Ｓｉ≧−１．４Ｃｕ＋１６．４、およびＳｉ≦−０．０４０８Ｃｕ２＋０．２６９１Ｃｕ＋１５．２８１である、請求項３８に記載の方法。
【請求項４０】
前記アルミニウム合金製品は、０．５〜２１．０重量％Ｃｅ、０．５〜１７．０重量％Ｎｉを含むＡｌ−Ｃｅ−Ｎｉ合金製品であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｎｉ≧−０．５８３３Ｃｅ＋８．５８３３、およびＮｉ≦−０．６３１６Ｃｅ＋１７．６３２である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４１】
Ｎｉ≧−０．５８３３Ｃｅ＋８．５８３３、およびＮｉ≦−０．７５Ｃｅ＋１７．７５である、請求項４０に記載の方法。
【請求項４２】
前記アルミニウム合金製品は、０．５〜２１．０重量％Ｃｅ、０．５〜８．０重量％Ｆｅを含むＡｌ−Ｃｅ−Ｆｅ合金製品であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｆｅ≧−０．３Ｃｅ＋４．６、およびＦｅ≦−０．３０６２Ｃｅ＋８．６４１である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４３】
Ｆｅ≧−０．２８５７Ｃｅ＋４．４２８６、およびＦｅ≦−０．２Ｃｅ＋４．２である、請求項４２に記載の方法。
【請求項４４】
前記アルミニウム合金製品は、０．２５〜２０．０重量％Ｙ、１．０〜１７．０重量％Ｎｉを含むＡｌ−Ｙ−Ｎｉ合金製品であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｙ≧−１．２８５７Ｎｉ＋１１．２８６、およびＹ≦−１．１８７５Ｎｉ＋２１．１８８である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４５】
Ｙ≧−１．２８５７Ｎｉ＋１１．２８６、およびＹ≦−０．６２５Ｎｉ＋１２．１２５である、請求項４４に記載の方法。
【請求項４６】
前記アルミニウム合金製品は、０．５〜２０．０重量％Ｙ、０．５〜５．０重量％Ｍｎを含むＡｌ−Ｙ−Ｍｎ合金製品であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｙ≧−４．５Ｍｎ＋１１．２５、およびＹ≦−４．４４４４Ｍｎ＋２３．２２２である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４７】
Ｙ≧−４．５Ｍｎ＋１１．２５、およびＹ≦−０．７８７９Ｍｎ２＋２．１３９４Ｍｎ＋１０．２である、請求項４６に記載の方法。
【請求項４８】
前記アルミニウム合金製品は、０．５〜２０．０重量％Ｙ、０．５〜８．０重量％Ｆｅを含むＡｌ−Ｙ−Ｆｅ合金製品であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｙ≧−２．３７５Ｆｅ＋１１．１８８、およびＹ≦−２．４６６７Ｆｅ＋２０．２３３である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項４９】
Ｙ≧−２．６７Ｆｅ＋１１．８３、およびＹ≦−１．６１９Ｆｅ２＋４．０４７６Ｆｅ＋９．２１４３である、請求項４８に記載の方法。
【請求項５０】
前記アルミニウム合金製品は、１〜２８重量％Ｓｉ、１〜５重量％Ｌｉを含むＡｌ−Ｌｉ−Ｓｉ合金製品であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｓｉ≦−５．３Ｌｉ＋３２．７、およびＳｉ≧−１．９Ｌｉ＋９．１である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５１】
Ｓｉ≦−３Ｌｉ＋１９、およびＳｉ≧１．０である、請求項５０に記載の方法。
【請求項５２】
前記アルミニウム合金製品は、２〜２７重量％Ｓｉ、１〜１６重量％Ｎｉを含むＡｌ−Ｎｉ−Ｓｉ合金製品であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｓｉ≦−０．０６４Ｎｉ２−０．７４７Ｎｉ＋２９．３、およびＳｉ≧−１．９２Ｎｉ＋１５．８である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５３】
Ｓｉ≦−０．１７９Ｎｉ＋１９．４、およびＳｉ≧０．５１Ｎｉ２−４．７６Ｎｉ＋１８．９である、請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記アルミニウム合金製品は、１〜３０重量％Ｓｉ、１〜２０重量％Ｍｇを含むＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ合金であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｓｉ≦−０．０３８Ｍｇ２−０．１１Ｍｇ＋２９．８、およびＳｉ≧０．０７９Ｍｇ２−２．２９Ｍｇ＋１８．９である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５５】
Ｓｉ≦−０．１０２Ｍｇ２＋１．６９Ｍｇ＋１７．４、およびＳｉ≧０．０９Ｍｇ２−２．０２Ｍｇ＋１７．７である、請求項５４に記載の方法。
【請求項５６】
前記アルミニウム合金製品は、１〜１５重量％Ｎｉ、１〜１２重量％Ｃｏを含むＡｌ−Ｃｏ−Ｎｉ合金製品であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｎｉ≦−１．３３６Ｃｏ＋１６．８、およびＮｉ≧−１．２３Ｃｏ＋８．１である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５７】
Ｎｉ≦−０．４６４Ｃｏ２＋１．５１Ｃｏ＋９．６、およびＮｉ≧−１．０８６Ｃｏ＋６．８である、請求項５６に記載の方法。
【請求項５８】
前記アルミニウム合金製品は、１〜４重量％Ｍｎ、１〜１０重量％Ｃｏを含むＡｌ−Ｃｏ−Ｍｎ合金製品であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｍｎ≦−０．３７６Ｃｏ＋４．６７、およびＭｎ≧−０．２５７Ｃｏ＋２．４である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５９】
Ｍｎ≦−０．４Ｃｏ＋４．７３、およびＭｎ≧−０．２５７Ｃｏ＋２．４である、請求項５８に記載の方法。
【請求項６０】
前記アルミニウム合金製品は、１〜１７重量％Ｎｉ、１〜８重量％Ｆｅを含むＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ合金製品であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｎｉ≦−２．２９Ｆｅ＋１９．３、およびＮｉ≧−０．９１７Ｆｅ＋７．７５である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６１】
Ｎｉ≦−６Ｆｅ＋１９、およびＮｉ≧−Ｆｅ＋７である、請求項６０に記載の方法。
【請求項６２】
前記アルミニウム合金製品は、２〜５．５重量％Ｍｎ、０．５〜８．５重量％Ｆｅを含むＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ合金製品であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｍｎ≦−０．１０５Ｆｅ２＋０．５４６Ｆｅ＋４．８２、およびＭｎ≧−０．０５４Ｆｅ２＋０．１５３Ｆｅ＋２．３７である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６３】
Ｍｎ≦−０．６４３Ｆｅ２＋１．７５Ｆｅ＋４．０７、およびＭｎ≧−０．１７９Ｆｅ＋２．７１である、請求項６２に記載の方法。
【請求項６４】
前記アルミニウム合金製品は、２〜２８重量％Ｓｉ、１〜８重量％Ｆｅを含むＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ合金製品であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｓｉ≦−２．５４８Ｆｅ＋３２．２、およびＳｉ≧０．５３６Ｆｅ２−５．９６Ｆｅ＋１９．２である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６５】
Ｓｉ≦１９、およびＳｉ≧−３Ｆｅ＋１６である、請求項６４に記載の方法。
【請求項６６】
前記アルミニウム合金製品は、
少なくとも０．５重量％Ｆｅと、
少なくとも０．５重量％Ｍｎと、
４〜２０重量％Ｓｉと、を含むＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金であり、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
（Ｆｅ＋Ｍｎ）は２〜１７重量％であり、
Ｍｎ／Ｆｅは０．０５〜２である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６７】
前記アルミニウム合金製品は、７〜１５重量％Ｓｉを含み、（Ｆｅ＋Ｍｎ）は４〜１３重量％である、請求項６６に記載の方法。
【請求項６８】
前記アルミニウム合金製品は、１０〜１２重量％Ｓｉを含み、（Ｆｅ＋Ｍｎ）は８〜１１重量％である、請求項６７に記載の方法。４７。前記アルミニウム合金製品は、０．５〜６．５重量％Ｃｒ、０．５〜６．５重量％Ｆｅを含むＡｌ−Ｃｒ−Ｆｅ合金であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｆｅ≦−０．１００２Ｃｒ２−０．０６３７Ｃｒ＋６．３５、およびＦｅ≧−０．３３５Ｃｒ２−０．２９４Ｃｒ＋６．７３である、請求項１〜１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６９】
前記アルミニウム合金製品は、０．５〜１．０重量％Ｃｒ、１４〜２２重量％Ｓｉを含むＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ合金であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、Ｓｉ≦−１１Ｃｒ＋２７、およびＳｉ≧−２Ｃｒ＋１５．５である、請求項１〜３２のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７０】
微細共晶型組織を有するアルミニウム合金製品を製造する方法であって、前記方法は、
（ａ）床中に付加製造供給原料を分散させる工程であって、前記付加製造供給原料は微細共晶型組織を有する、分散させる工程と、
（ｂ）前記付加製造供給原料を選択的にバインダー噴射させる工程と、
（ｃ）工程（ａ）〜（ｂ）を繰り返す工程であって、それにより最終付加製造製品を製造し、前記最終付加製造製品は、前記微細共晶型組織を有する、繰り返す工程と、を含む方法。
【請求項７１】
微細共晶型組織を有するアルミニウム合金製品を製造する方法であって、前記方法は、
（ａ）付加製造供給料を噴霧する工程と、
（ｂ）前記噴霧する工程と同時に、前記付加製造供給原料上でレーザーを用いる工程と、
（ｃ）工程（ａ）〜（ｂ）を繰り返す工程であって、それにより最終付加製造製品を製造し、前記最終付加製造製品は、前記微細共晶型組織を有する、繰り返す工程と、を含む方法。
【請求項７２】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
０．５〜１５．５重量％Ｎｉと、
０．５〜５．０重量％Ｍｎと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｎｉ≧−２．７５Ｍｎ＋７．３７５、
Ｎｉ≦−３．４４Ｍｎ＋１７．２２であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項７３】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
１．０〜２２．０重量％Ｃｕと、
１．０〜１６．０重量％Ｎｉと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｎｉ≧−０．７８Ｃｕ（重量％Ｃｕ）＋８．７８、
Ｎｉ≦−０．７３８Ｃｕ（重量％Ｃｕ）＋１７．２４であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項７４】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
１．０〜２５．０重量％Ｃｕと、
１．０〜１８．０重量％Ｃｅと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｃｕ≧−０．８４６２Ｃｅ＋１２．８４６、
Ｃｕ≦−０．１３６１Ｃｅ２＋１．５６４Ｃｅ＋１９．６７３であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項７５】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
１．０〜２４．０重量％Ｃｕと、
０．５〜２５．０重量％Ｓｉと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｓｉ≧−１．４Ｃｕ＋１６．４、
Ｓｉ≦−０．０３７２Ｃｕ２−０．２０４８Ｃｕ＋２４．５５４であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項７６】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
０．５〜２１．０重量％Ｃｅと、
０．５〜１７．０重量％Ｎｉと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｎｉ≧−０．５８３３Ｃｅ＋８．５８３３、
Ｎｉ≦−０．６３１６Ｃｅ＋１７．６３２であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項７７】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
０．５〜２１．０重量％Ｃｅと、
０．５〜８．０重量％Ｆｅと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｆｅ≧−０．３Ｃｅ＋４．６、
Ｆｅ≦−０．３０６２Ｃｅ＋８．６４１であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項７８】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
０．２５〜２０．０重量％Ｙと、
１．０〜１７．０重量％Ｎｉと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｙ≧−１．２８５７Ｎｉ＋１１．２８６、
Ｙ≦−１．１８７５Ｎｉ＋２１．１８８であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項７９】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
０．５〜２０．０重量％Ｙと、
０．５〜５．０重量％Ｍｎと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｙ≧−４．５Ｍｎ＋１１．２５、
Ｙ≦−４．４４４４Ｍｎ＋２３．２２２であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項８０】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
０．５〜２０．０重量％Ｙと、
０．５〜８．０重量％Ｆｅと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｙ≧−２．３７５Ｆｅ＋１１．１８８、
Ｙ≦−２．４６６７Ｆｅ＋２０．２３３であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項８１】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
１〜２８重量％Ｓｉと、
１〜５重量％Ｌｉと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｓｉ≦−５．３Ｌｉ＋３２．７、
Ｓｉ≧−１．９Ｌｉ＋９．１であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項８２】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
２〜２７重量％Ｓｉと、
１〜１６重量％Ｎｉと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｓｉ≦−０．０６４Ｎｉ２−０．７４７Ｎｉ＋２９．３、
Ｓｉ≧−１．９２Ｎｉ＋１５．８であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項８３】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
１〜３０重量％Ｓｉと、
１〜２０重量％Ｍｇと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｓｉ≦−０．０３８Ｍｇ２−０．１１Ｍｇ＋２９．８、
Ｓｉ≧０．０７９Ｍｇ２−２．２９Ｍｇ＋１８．９であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項８４】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
１〜１５重量％Ｎｉと、
１〜１２重量％Ｃｏと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｎｉ≦−１．３３６Ｃｏ＋１６．８、
Ｎｉ≧−１．２３Ｃｏ＋８．１であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項８５】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
１〜４重量％Ｍｎと、
１〜１０重量％Ｃｏと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｍｎ≦−０．３７６Ｃｏ＋４．６７、
Ｍｎ≧−０．２５７Ｃｏ＋２．４であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項８６】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
１〜１７重量％Ｎｉと、
１〜８重量％Ｆｅと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｎｉ≦−２．２９Ｆｅ＋１９．３、
Ｎｉ≧−０．９１７Ｆｅ＋７．７５であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項８７】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
２〜５．５重量％Ｍｎと、
０．５〜８．５重量％Ｆｅと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｍｎ≦−０．１０５Ｆｅ２＋０．５４６Ｆｅ＋４．８２、
Ｍｎ≧−０．０５４Ｆｅ２＋０．１５３Ｆｅ＋２．３７であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項８８】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
２〜２８重量％Ｓｉと、
１〜８重量％Ｆｅと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｓｉ≦−２．５４８Ｆｅ＋３２．２、
Ｓｉ≧０．５３６Ｆｅ２−５．９６Ｆｅ＋１９であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項８９】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
少なくとも０．５重量％Ｆｅと、
少なくとも０．５重量％Ｍｎと、
４〜２０重量％Ｓｉと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
（Ｆｅ＋Ｍｎ）は２〜１７重量％であり、
Ｍｎ／Ｆｅは０．０５〜２であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項９０】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
０．５〜６．５重量％Ｃｒと、
０．５〜６．５重量％Ｆｅと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｆｅ≦−０．１００２Ｃｒ２−０．０６３７Ｃｒ＋６．３５、
Ｆｅ≧−０．３３５Ｃｒ２−０．２９４Ｃｒ＋６．７３であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項９１】
アルミニウム合金製品または粉末であって、
０．５〜１．０重量％Ｃｒと、
１４〜２２重量％Ｓｉと、を含み、
残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、
Ｓｉ≦−１１Ｃｒ＋２７、
Ｓｉ≧−２Ｃｒ＋１５．５であり、
前記アルミニウム合金製品または粉末は、微細共晶型組織を有する、アルミニウム合金製品または粉末。
【請求項９２】
アルミニウム合金粉末であって、
微細共晶型組織を有し、前記アルミニウム合金粉末は、６８０°Ｆ以下の非平衡凝固範囲を有する、アルミニウム合金粉末。
【請求項９３】
前記アルミニウム合金粉末は、プラズマアトマイズ法により製造される、請求項９２に記載のアルミニウム合金粉末。
【請求項９４】
前記アルミニウム合金粉末は、ガスアトマイズ法により製造される、請求項９２に記載のアルミニウム合金粉末。
【請求項９５】
前記アルミニウム合金粉末は、溶融アルミニウム合金の衝突により製造される、請求項９２に記載のアルミニウム合金粉末。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この特許出願は、微細共晶型組織を有するアルミニウム合金製品、およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
Ａｌｕｍｉｎｕｍ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｇｌｏｂａｌ  Ａｄｖｉｓｏｒｙ  Ｇｒｏｕｐは、「アルミニウム合金」を「アルミニウムが他の各元素よりも質量で支配的であり、アルミニウム含有量が９９．００％以下である合金元素を含有するアルミニウム」（Ｇｌｏｂａｌ  Ａｄｖｉｓｏｒｙ  Ｇｒｏｕｐ  ＧＡＧ−ガイダンス、ＧＡＧガイダンス文書００１，Ｔｅｒｍｓ  ａｎｄ  Ｄｅｆｉｎｉｔｉｏｎｓ，Ｅｄｉｔｉｏｎ  ２００９−０１，Ｍａｒｃｈ  ２００９，§２．２．２．）と定義している。「合金元素」とは、「アルミニウム合金にいくつかの特別な特性を付与する目的で特定の上限および下限内に制限される金属または非金属元素」（§２．２．３）である。鋳造合金は「主に、鋳造品の製造向けの合金」（§２．２．５）として定義され、「鍛造合金」は「主に、熱間および／または冷間加工による鍛造品の製造向けの合金」（§２．２．５）である。
【発明の概要】
【０００３】
概ね、本特許出願は、新しいアルミニウム合金製品、およびその製造方法に関する。本明細書に記載の独特の組成および／または製造方法により、新しいアルミニウム合金製品は、例えば、得られる製品の一つまたは複数の特別に設計された要求に合った特性、および／またはアルミニウム合金製品内で要求に合った特性（例えば製品の特定の場所に要求に合った異なる特性）を有する特別領域を実現し得る。要求に合った特性の例としては、（ａ）微細共晶型微細組織、および／または（ｂ）高体積分率の離散金属間化合物粒子、が挙げられるが、これらに限定されない。
【０００４】
一つのアプローチにおいて、ここで図１を参照すると、新しいアルミニウム合金製品を付加製造によって製造することができる。本明細書で使用する場合、「付加製造」とは、「Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｒｍｉｎｏｌｏｇｙ  ｆｏｒ  Ａｄｄｉｔｉｖｅｌｙ  Ｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｅｓ」という題名のＡＳＴＭ  Ｆ２７９２−１２ａにおいて規定されている、「除去製造技術とは反対である、材料を接合して３Ｄモデルデータから（通常は積層して）物体を製造するプロセス」を意味する。一実施形態では、付加製造体を製造する方法は、以下の工程：（ａ）形成される特定の物体の液相線温度より高い温度に、（例えばレーザーによって）付加製造供給原料の少なくとも一部を選択的に加熱する工程であって、それにより溶融池を形成する、加熱する工程（２００）と、（ｂ）溶融池を冷却する工程であって、それにより凝固した塊を形成し、凝固した塊は微細共晶型組織を有する、冷却する工程（３００）と、を含む。別の実施形態では、付加製造体を製造する方法は、以下の工程：（ａ）付加製造供給原料（例えば金属粉末）を床中（または他の好適な容器）に分散させる工程であって、付加製造供給原料は十分な量のアルミニウム、合金元素、および微細共晶型組織を有するアルミニウム合金を製造するための任意の添加物を含む、分散させる工程（１００）と、（ｂ）付加製造供給原料の少なくとも一部を（例えば、エネルギー源またはレーザーによって）形成される特定の物体の液相線温度より高い温度に選択的に加熱する工程であって、それによって溶融池を形成する、加熱する工程（２００）と、（ｃ）溶融池を冷却する工程であって、それにより凝固した塊を形成し、凝固した塊は微細共晶型組織を有する、冷却する工程（３００）と、を含む。一実施形態では、冷却は少なくとも１，０００℃／秒の速度で冷却することを含む。別の実施形態では、冷却速度は少なくとも毎秒１０，０００℃／秒である。更に別の実施形態では、冷却速度は少なくとも毎秒１００，０００℃／秒である。別の実施形態では、冷却速度は少なくとも毎秒１，０００，０００℃／秒である。物体が完成するまで、即ち最終的な付加製造体を形成／完成するまで、工程（ａ）〜（ｃ）を必要に応じて繰り返すことができる。最終的な付加製造体はまた、概ね微細共晶型組織を有する。
【０００５】
最終的な付加製造体を造形するために用いられる付加製造供給原料は、以下に与えられる組成のいずれかとすることができる。いくつかの実施形態では、付加製造供給原料は粉体である。この態様では、付加製造粉末供給原料は、金属粉末、合金粉末、および非金属粉末（例えば、セラミック粉末、金属間化合物粉末）の任意の組み合わせを含むことができる。更に、付加製造供給原料粉末は、金属粉末および／または合金粉末を含むことができ、金属粉末および／または合金粒子を含む粒子は、その中に添加物（例えば、セラミック材料等）を有する。一実施形態では、付加製造供給原料は、アルミニウムと、少なくとも一つの他の合金元素とを含む。別の実施形態では、付加製造供給原料は少なくとも一つの添加物を含む。別の実施形態では、付加製造供給原料は少なくとも一つの結晶微細化剤を含む。いくつかの実施形態では、結晶微細化剤は少なくとも一つのセラミック材料を含む。いくつかの実施形態では、付加製造供給原料は合金粒子を含む合金粉末であり、合金粒子自体は非金属粒子をその中に有する。非限定的な例として、付加製造供給原料粉末は合金粒子から構成されてもよく、合金粒子は、その中に複数の非金属粒子または添加物を含むことができ、非金属粒子または添加物は、合金粒子内部で合金粒子よりも小さいサイズを有する。
【０００６】
粉末付加製造供給原料については、粉末自体が、いくつかの特徴の中でも特に微細共晶型組織を有することができる。これに関しては、供給原料自体が、本明細書に記載のアルミニウム合金製品の特徴（例えば、等軸晶、平均粒径、離散金属間化合物粒子の体積百分率、多孔質組織の気孔径、共晶組織間の間隔等を含む記載される特徴のうちの一つまたは複数）のいずれかを実現することができる。例えば、供給原料は、等軸晶、２０ミクロン（即ち、マイクロメートル）以下の平均粒径、最大３５体積％離散金属間化合物粒子、１ミクロン以下の気孔径を有する多孔質組織、１ミクロン以下の共晶組織間の間隔等を有することができる。本発明のこの態様では、任意の適切な方法で粉末を製造することができる。一実施形態では、粉末の急速凝固を有するプロセスによって粉末を製造することができる。いくつかの実施形態では、微細共晶型組織を容易に製造するのに十分な凝固速度を有する方法によってアルミニウム合金粉末を製造することができる。これに関して、アルミニウム合金粉末を、プラズマアトマイズ法、ガスアトマイズ法、または溶融アルミニウム合金の衝突（例えば、溶融金属液滴を冷たい基材上に衝突させて凝固させること）のうちのいずれか一つにより製造することができる。いくつかの実施形態では、付加製造プロセスで使用するために粉末を構成する。
【０００７】
本開示は概ね、粉末ベースの付加製造法によって製造されるアルミニウム合金製品に関するが、いくつかの実施形態では、以下のアルミニウム合金組成物のうちの一つまたは複数を、ワイヤベースの付加製造法においても利用することができる。例えば、電子ビームおよび／またはプラズマアークを利用するワイヤベースの付加製造法を用いることができる。
【０００８】
本明細書で使用する場合、「微細共晶型組織」は、一般的に個々の粒子内に多孔質、層状、および／または波状組織を有する共晶型微細組織を意味する。いくつかの実施形態では、共晶型組織は、一般的に１ミクロン未満の気孔径、ならびに／または層状組織および／もしくは波状組織の間で１ミクロン未満の間隔を有する多孔質組織を有する。一実施形態では、気孔径は０．５ミクロン以下である。一実施形態では、気孔径は０．４ミクロン以下である。一実施形態では、気孔径は０．３ミクロン以下である。一実施形態では、気孔径は少なくとも１０ナノメータ（０．０１ミクロン）である。いくつかの実施形態では、層状組織および／または波状組織の間の間隔は０．５ミクロン以下である。いくつかの実施形態では、層状組織および／または波状組織の間の間隔は０．４ミクロン以下である。いくつかの実施形態では、層状組織および／または波状組織の間の間隔は０．３ミクロン以下である。いくつかの実施形態では、層状組織および／または波状組織の間の間隔は少なくとも１０ナノメーター（０．０１ミクロン）である。
【０００９】
本明細書で使用する場合、「気孔」は二次デンドライトである。凝固中、多孔質組織を含む共晶型組織を、一次デンドライトを最初に形成し、続いて一次デンドライトに由来する二次デンドライトを形成するように、形成することができる。
【００１０】
いくつかの実施形態では、気孔壁、層状および／または波状組織は金属間化合物を含み、これらの金属間化合物は最終付加製造体の最大３５体積％を構成することができる。いくつかの実施形態では、気孔壁、層状および／または波状組織は金属間化合物を含み、金属間化合物は最終付加製造体の最大３０体積％を構成することができる。いくつかの実施形態では、金属間化合物は最終付加製造体の最大２５体積％を構成することができる。いくつかの実施形態では、金属間化合物は最終付加製造体の少なくとも５体積％を構成することができる。いくつかの実施形態では、金属間化合物は最終付加製造体の少なくとも１０体積％を構成することができる。いくつかの実施形態では、金属間化合物は最終付加製造体の少なくとも１５体積％を構成することができる。いくつかの実施形態では、金属間化合物は最終付加製造体の少なくとも２０体積％を構成することができる。いくつかの実施形態では、金属間化合物は最終付加製造体の１５〜３５体積％を構成することができる。いくつかの実施形態では、金属間化合物は最終付加製造体の２０〜３０体積％を構成することができる。これらの微細共晶型組織により、内部に大きな体積分率の離散分散質を有する（例えば、１５〜３５体積％の離散金属間化合物粒子を有する）最終製品を容易に製造することができる。いくつかの実施形態では、離散分散質は、以下に更に詳細に説明するように、熱処理または熱機械的処理の後に最終付加製造体において実現される。
【００１１】
いくつかの実施形態では、離散金属間化合物粒子は、概ね１ミクロン以下の平均粒径を得ることができる。一実施形態では、アルミニウム合金製品は０．８ミクロン以下の平均粒径を得る。別の実施形態では、アルミニウム合金製品は０．６ミクロン以下の平均粒径を得る。更に別の実施形態では、アルミニウム合金製品は０．４ミクロン以下の平均粒径を得る。別の実施形態では、アルミニウム合金製品は０．２ミクロン以下の平均粒径を得る。更に別の実施形態では、アルミニウム合金製品は０．１ミクロン（１００ｎｍ）以下の平均粒径を得る。別の実施形態では、アルミニウム合金製品は０．０１ミクロン（１０ｎｍ）以下の平均粒径を得る。
【００１２】
いくつかの実施形態では、「粒径」は、二次元画像顕微鏡写真を解析することによって測定される平均断面直径である。粒径は、後方散乱電子像（ＢＥＩ）モードで動作する走査形電子顕微鏡（ＳＥＭ）によって、または透過形電子顕微鏡（ＴＥＭ）によって測定されることができる。
【００１３】
本発明の別の態様では、本明細書に記載のアルミニウム合金製品は、概ね６８０°Ｆ以下の非平衡凝固温度範囲を有する。これに関して、狭い非平衡凝固温度範囲（例えば、≦６８０°Ｆ）により、要求に合った付加製造製品（例えば、クラックのない付加製造製品）を容易に製造することができる。一実施形態では、アルミニウム合金製品は６５０°Ｆ以下の非平衡凝固温度範囲を有する。別の実施形態では、アルミニウム合金製品は６００°Ｆ以下の非平衡凝固温度範囲を有する。更に別の実施形態では、アルミニウム合金製品は５００°Ｆ以下の非平衡凝固温度範囲を有する。別の実施形態では、アルミニウム合金製品は４５０°Ｆ以下の非平衡凝固温度範囲を有する。更に別の実施形態では、アルミニウム合金製品は４００°Ｆ以下の非平衡凝固温度範囲を有する。別の実施形態では、アルミニウム合金製品は３５０°Ｆ以下の非平衡凝固温度範囲を有する。更に別の実施形態では、アルミニウム合金製品は３００°Ｆ以下の非平衡凝固温度範囲を有する。別の実施形態では、アルミニウム合金製品は２５０°Ｆ以下の非平衡凝固温度範囲を有する。更に別の実施形態では、アルミニウム合金製品は２００°Ｆ以下の非平衡凝固温度範囲を有する。別の実施形態では、アルミニウム合金製品は１５０°Ｆ以下の非平衡凝固温度範囲を有する。更に別の実施形態では、アルミニウム合金製品は１００°Ｆ以下の非平衡凝固温度範囲を有する。別の実施形態では、アルミニウム合金製品は５０°Ｆ以下の非平衡凝固温度範囲を有する。更に別の実施形態では、アルミニウム合金製品は２５°Ｆ以下の非平衡凝固温度範囲を有する。一実施形態では、アルミニウム合金製品または粉末は、４００°Ｆ以下の非平衡凝固温度範囲およびその中に１５〜３５体積％の離散金属間化合物粒子を有するように構成される。別の実施形態では、アルミニウム合金製品または粉末は、２００°Ｆ以下の非平衡凝固温度範囲およびその中に１５〜３５体積％の離散金属間化合物粒子を有するように構成される。
【００１４】
本明細書で使用する場合、「非平衡凝固温度範囲」は、市販のソフトウェアＰＡＮＤＡＴ（登録商標）に実装されているＳｃｈｅｉｌ凝固モデルを使用して計算される凝固範囲を意味する。Ｓｃｈｅｉｌ凝固範囲は非平衡凝固温度範囲（液体中で完全に拡散；固体中で拡散しない）である。
【００１５】
ここで図２を参照すると、一例として、付加製造されたＡｌ−Ｎｉ−Ｍｎ合金（５．３重量％のＮｉ、１．３重量％のＭｎ）の顕微鏡写真が示されている。付加製造されたＡｌ−Ｎｉ−Ｍｎ合金は、微孔質（２０）、層状（２２）、および波状（２４）組織を含む様々な共晶組織を含む。気孔壁、層状および／または波状組織は、概ねアルミニウム固溶体相（３０）中に分散する金属間化合物相（例えば、Ａｌ３Ｎｉ、Ａｌ１２Ｍｎ、Ａｌ６Ｍｎ、および／または他のＡｌ−Ｎｉ−Ｍｎ化合物）からなる。アルミニウム相は過飽和固溶体であってもよい。他の共晶組織が得られてもよい。例えば、微孔質（２０）、層状（２２）、および波状（２４）組織の任意の組み合わせが得られてもよい。
【００１６】
ここで図１および図３を参照すると、その製造後、最終付加製造製品を、一つまたは複数の温度で、および一つまたは複数の回数、必要に応じて熱処理することができる（４００）。いくつかの実施形態では、最終付加製造体は、最終付加製造体から応力を緩和するのに十分な温度で十分な時間、熱処理される。いくつかの実施形態では、最終付加製造体は、内部に離散粒子（４０）を生成するのに十分な温度で十分な時間、熱処理される。応力緩和操作の場合、生成物に応力緩和を行うが、微細共晶型組織を維持するように、高温を十分に低くすることができる。熱処理（４００）によって離散粒子（４０）を製造する場合、離散粒子（４０）は、微細共晶型組織の微孔質組織の気孔壁および／または層状もしくは波状組織から形成されてもよい。
【００１７】
いかなる特定の理論にも拘束されないが、離散粒子（４０）は、一般的に、アルミニウムマトリックス中に分散した金属間化合物相である。例えば、離散金属間化合物粒子は、アルミニウム合金粒子内に配置されてもよく、および／または粒界に配置されてもよい。一実施形態では、熱処理されたアルミニウム合金製品は一般的に１５〜３５体積％の離散粒子を有することができる。別の実施形態では、熱処理されたアルミニウム合金製品は２０〜３０体積％の離散粒子を有することができる。これらの離散粒子は、高温において（例えば、エンジン用途、例えばターボチャージ圧縮機インペラ用において）強度を容易に保持することができる。これに関して、図３に示す顕微鏡写真は、製品を約６００°Ｆの温度に約１００時間曝した後に撮影された。示すように、付加製造製品は、複数の離散金属間化合物粒子（４０）を有する。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金は、熱処理なしで高温で強度を容易に保持するのに十分な量の離散粒子を実現する。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金は、熱処理により高温で強度を容易に保持するのに十分な量の離散粒子を実現する。これに関して、熱処理（４００）条件は、離散粒子の形成を実現するのに十分であることができる。更に、熱処理（４００）条件は、概ね球形の粒子生じさせることができる。例えば、熱処理は金属間化合物粒子（例えば気孔壁金属間粒子および／または層状金属間化合物粒子）の球状化を促進することができる。これに関して、離散粒子の形成を得るのに十分である熱処理条件（例えば、時間および温度）は、合金組成によって変化する。しかし、いくつかの実施形態では、温度は少なくとも華氏数百度である。いくつかの実施形態では、温度は華氏数百度を超える（例えば、熱処理温度は約５００〜６００°Ｆ、またはそれよりも高い）。これに関して、利用する温度に基づいて時間を対応して調整することができる。
【００１８】
アルミニウム合金製品は、必要に応じて最終加工製品に加工（５００）されてもよい。熱処理（４００）を用いる実施形態では、加工（５００）は、熱処理（４００）の前、後または間に（例えば、それに付随して）行われてもよい。加工は、熱間加工および／または冷間加工を含んでもよい。加工（５００）は、製品の全部または一部を加工することを含んでもよい。加工（５００）は、例えば、圧延、押出し、鍛造、およびアルミニウム合金製品を加工する他の公知の方法を含むことができる。一実施形態では、加工（５００）は、最終付加製造製品を最終加工製品に型鍛造することを含み、最終加工製品は（例えば、複数の非平面表面を有する）複雑な形状である。別の実施形態では、加工（５００）は、最終付加製造製品を最終の熱間静水圧プレス（ＨＩＰ）製品にＨＩＰすることを含む。
【００１９】
上記のように、新しいアルミニウム合金製品を付加製造によって製造することができ、ＡＳＴＭ  Ｆ２７９２−１２ａに定義されているすべての付加製造プロセスおよび装置を用いて、微細共晶型組織を有する新しいアルミニウム合金製品を製造することができる。一例として、選択的レーザー焼結および／またはバインダー噴射を使用することができ、付加製造供給原料粉末自体は微細共晶型組織を有する。この粉末を床中に分散させることができ、選択的レーザー焼結を用いることができ、および／またはバインダーを粉末上に選択的に噴射することができる。このプロセスを、グリーンの付加製造部品が完成するまで、必要に応じて繰り返すことができ、その後、グリーンの付加製造部品を、例えば焼結および／またはＨＩＰ（熱間静水圧プレス加工）によって更に加工することができ、それにより最終付加製造製品を製造することができる。付加製造供給原料粉末自体が微細共晶型組織を有するので、最終付加製造製品は微細共晶型組織を有する。この最終付加製造製品を完成した後、製品は上述の熱処理（４００）および／または加工（５００）工程を受けてもよい。
【００２０】
他の特定の例として、一つまたは複数の付加製造供給原料粉末を制御された環境で噴霧する場合、指向性エネルギー堆積を用いることができ、噴霧と同時に、レーザーを用いて噴霧された付加製造供給原料粉末を溶融および／または凝固させる。微細共晶型組織を有する最終付加製造製品を容易に製造するために必要に応じて、この噴霧および同時のエネルギー堆積を繰り返すことができる。この最終付加製造製品を完成した後、製品は上述の熱処理（４００）および／または加工（５００）工程を受けてもよい。
【００２１】
＜組成物＞
微細共晶型微細組織を製造するために使用されるアルミニウム合金組成物は、微細共晶型微細組織を容易に製造するのに好適な組成を有する任意の好適な二元、三元、四元、またはより高次のアルミニウム合金であってもよい。一つの方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｎｉ−Ｍｎ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくともニッケルおよびマンガンを含む。一実施形態では、アルミニウム、ニッケル、およびマンガンの含有量は、合金が０．５〜１５．５重量％Ｎｉ、０．５〜５．０重量％Ｍｎを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｎｉ≧−２．７５Ｍｎ＋７．３７５、およびＮｉ≦−３．４４Ｍｎ＋１７．２２である（ＮｉおよびＭｎの値は重量％である）。このような要件により、微細共晶型組織を有するＡｌ−Ｎｉ−Ｍｎ合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ａｌ６Ｍｎ、Ａｌ１２Ｍｎ、およびＡｌ３Ｎｉ等のうちの一つまたは複数を含むことができる。
【００２２】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｃｕ−Ｎｉ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくとも銅およびニッケルを含む。一実施形態では、アルミニウム、銅、およびニッケルの含有量は、合金が１．０〜２２．０重量％Ｃｕ、１．０〜１６．０重量％Ｎｉを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｎｉ≧−０．７８Ｃｕ＋８．７８、およびＮｉ≦−０．７３８Ｃｕ＋１７．２４である（ＣｕおよびＮｉの値は重量％である）。このような要件により、微細共晶型組織を有するＡｌ−Ｃｕ−Ｎｉ合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ａｌ２Ｃｕ、Ａｌ７Ｃｕ４Ｎｉ、およびＡｌ３Ｎｉ等のうちの一つまたは複数を含むことができる。特定の実施形態では、アルミニウム、銅、およびニッケルの含有量は、合金が１．０〜２２．０重量％Ｃｕ、１．０〜１６．０重量％Ｎｉを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｎｉ≧−０．８１２５Ｃｕ＋９．１２５、およびＮｉ≦−０．３Ｃｕ＋８．１である（ＣｕおよびＮｉの値は重量％である）。
【００２３】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｃｕ−Ｃｅ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくとも銅およびセリウムを含む。一実施形態では、アルミニウム、銅、およびセリウムの含有量は、合金が１．０〜２５．０重量％Ｃｕ、１．０〜１８．０重量％Ｃｅを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｃｕ≧−０．８４６２Ｃｅ＋１２．８４６、およびＣｕ≦−０．１３６１Ｃｅ２＋１．５６４Ｃｅ＋１９．６７３である（ＣｕおよびＣｅの値は重量％である）。このような要件により、微細共晶型組織を有するＡｌ−Ｃｕ−Ｃｅ合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ａｌ４Ｃｅ、Ａｌ８Ｃｕ４Ｃｅ、およびＡｌ２Ｃｕ等のうちの一つまたは複数を含むことができる。特定の実施形態では、アルミニウム、銅、およびセリウムの含有量は、合金が１．０〜２５．０重量％Ｃｕ、１．０〜１８．０重量％Ｃｅを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｃｕ≧−０．６２５Ｃｅ＋１２．６２５、およびＣｕ≦−０．６２５Ｃｅ＋２４．６２５である（ＣｕおよびＣｅの値は重量％である）。
【００２４】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくとも銅およびシリコンを含む。一実施形態では、アルミニウム、銅、およびシリコンの含有量は、合金が１．０〜２４．０重量％Ｃｕ、０．５〜２５．０重量％Ｓｉを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｓｉ≧−１．４Ｃｕ＋１６．４、およびＳｉ≦−０．０３７２Ｃｕ２−０．２０４８Ｃｕ＋２４．５５４である（ＣｕおよびＳｉの値は重量％である）。このような要件により、微細共晶型組織を有するＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ａｌ２Ｃｕ等、および／またはシリコン（Ｓｉ）粒子を含むことができる。特定の実施形態では、アルミニウム、銅、およびシリコンの含有量は、合金が１．０〜２４．０重量％Ｃｕ、０．５〜２５．０重量％Ｓｉを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｓｉ≧−１．４Ｃｕ＋１６．４、およびＳｉ≦−０．０４０８Ｃｕ２−０．２６９１Ｃｕ＋１５．２８１である（ＣｕおよびＳｉの値は重量％である）。
【００２５】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｃｅ−Ｎｉ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくともセリウムおよびニッケルを含む。一実施形態では、アルミニウム、セリウム、およびニッケルの含有量は、合金が０．５〜２１．０重量％Ｃｅ、０．５〜１７．０重量％Ｎｉを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｎｉ≧−０．５８３３Ｃｅ＋８．５８３３、およびＮｉ≦−０．６３１６Ｃｅ＋１７．６３２である（ＣｅおよびＮｉの値は重量％である）。このような要件により、微細共晶型組織を有するＡｌ−Ｃｅ−Ｎｉ合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ａｌ３Ｎｉ、Ａｌ４Ｃｅ、Ａｌ１０Ｎｉ２Ｃｅ、およびＡｌ８Ｎｉ４Ｃｅ等のうちの一つまたは複数を含むことができる。特定の実施形態では、アルミニウム、セリウム、およびニッケルの含有量は、合金が０．５〜２１．０重量％Ｃｅ、０．５〜１７．０重量％Ｎｉを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｎｉ≧−０．５８３３Ｃｅ＋８．５８３３、およびＮｉ≦−０．７５Ｃｅ＋１７．７５である（ＣｅおよびＮｉの値は重量％である）。
【００２６】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｃｅ−Ｆｅ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくともセリウムおよび鉄を含む。一実施形態では、アルミニウム、セリウム、および鉄の含有量は、合金が０．５〜２１．０重量％Ｃｅ、０．５〜８．０重量％Ｆｅを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｆｅ≧−０．３Ｃｅ＋４．６、およびＦｅ≦−０．３０６２Ｃｅ＋８．６４１である（ＣｅおよびＦｅの値は重量％である）。このような要件により、微細共晶型組織を有するＡｌ−Ｃｅ−Ｆｅ合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ａｌ３Ｆｅ、Ａｌ１３Ｆｅ４、Ａｌ４Ｃｅ、Ａｌ１０Ｆｅ２Ｃｅ、およびＡｌ８Ｆｅ４Ｃｅ等のうちの一つまたは複数を含むことができる。特定の実施形態では、アルミニウム、セリウム、および鉄の含有量は、合金が０．５〜２１．０重量％Ｃｅ、０．５〜８．０重量％Ｆｅを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｆｅ≧−０．２８５７Ｃｅ＋４．４２８６、およびＦｅ≦−０．２Ｃｅ＋４．２である（ＣｅおよびＦｅの値は重量％である）。
【００２７】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｙ−Ｎｉ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくともイットリウムおよびニッケルを含む。一実施形態では、アルミニウム、イットリウム、およびニッケルの含有量は、合金が０．２５〜２０．０重量％Ｙ、１．０〜１７．０重量％Ｎｉを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｙ≧−１．２８５７Ｎｉ＋１１．２８６、およびＹ≦−１．１８７５Ｎｉ＋２１．１８８である（ＹおよびＮｉの値は重量％である）。このような要件により、微細共晶型組織を有するＡｌ−Ｙ−Ｎｉ合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ａｌ３Ｎｉ、Ａｌ３Ｙ、およびＡｌ１０Ｎｉ２Ｙ等のうちの一つまたは複数を含むことができる。特定の実施形態では、アルミニウム、イットリウム、およびニッケルの含有量は、合金が０．２５〜２０．０重量％Ｙ、１．０〜１７．０重量％Ｎｉを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｙ≧−１．２８５７Ｎｉ＋１１．２８６、およびＹ≦−０．６２５Ｎｉ＋１２．１２５である（ＹおよびＮｉの値は重量％である）。
【００２８】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｙ−Ｍｎ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくともイットリウムおよびマンガンを含む。一実施形態では、アルミニウム、イットリム、およびマンガンの含有量は、合金が０．５〜２０．０重量％Ｙ、０．５〜５．０重量％Ｍｎを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｙ≧−４．５Ｍｎ＋１１．２５、およびＹ≦−４．４４４４Ｍｎ＋２３．２２２である（ＹおよびＭｎの値は重量％である）。このような要件により、微細共晶型組織を有するＡｌ−Ｙ−Ｍｎ合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ａｌ６Ｍｎ、Ａｌ３Ｙ、およびＡｌ８Ｍｎ４Ｙ等のうちの一つまたは複数を含むことができる。一実施形態では、アルミニウム、イットリウム、およびマンガンの含有量は、合金が０．５〜２０．０重量％Ｙ、０．５〜５．０重量％Ｍｎを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｙ≧−４．５Ｍｎ＋１１．２５、およびＹ≦−０．７８７９Ｍｎ２＋２．１３９４Ｍｎ＋１０．２である（ＹおよびＭｎの値は重量％である）。
【００２９】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｙ−Ｆｅ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくともＹおよび鉄を含む。一実施形態では、アルミニウム、イットリウム、および鉄の含有量は、合金が０．５〜２０．０重量％Ｙ、０．５〜８．０重量％Ｆｅを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｙ≧−２．３７５Ｆｅ＋１１．１８８、およびＹ≦−２．４６６７Ｆｅ＋２０．２３３である（ＹおよびＦｅの値は重量％である）。このような要件により、微細共晶型組織を有するＡｌ−Ｙ−Ｆｅ合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ａｌ３Ｙ、Ａｌ３Ｆｅ、Ａｌ１３Ｆｅ４、Ａｌ１０Ｆｅ２Ｙ、およびＡｌ８Ｆｅ４Ｙ等のうちの一つまたは複数を含むことができる。一実施形態では、アルミニウム、イットリウム、および鉄の含有量は、合金が０．５〜２０．０重量％Ｙ、０．５〜８．０重量％Ｆｅを含むように制御され、残部が任意の添加物、アルミニウム、および不可避的不純物であり、ここで、Ｙ≧−２．６７Ｆｅ＋１１．８３、およびＹ≦−１．６１９Ｆｅ２＋４．０４７６Ｆｅ＋９．２１４３である（ＹおよびＦｅの値は重量％である）。
【００３０】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｃｕ−Ｍｎ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくとも銅およびマンガンを含み、微細共晶型組織を得るのに十分な量である。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ａｌ２Ｃｕ、Ａｌ１２Ｍｎ、Ａｌ６Ｍｎ、およびＡｌ２０Ｃｕ２Ｍｎ３等のうちの一つまたは複数を含むことができる。
【００３１】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｌｉ−Ｓｉ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくともシリコンおよびリチウムを含む。一実施形態では、アルミニウム、シリコン、およびリチウムの含有量は、合金が１〜２８重量％Ｓｉ、１〜５重量％Ｌｉを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｓｉ≦−５．３Ｌｉ＋３２．７、およびＳｉ≧−１．９Ｌｉ＋９．１である。このような要件により、微細共晶型組織を有するシリコンおよびリチウム含有アルミニウム合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ａｌ３Ｌｉ、Ｓｉダイヤモンド、およびＡｌＬｉＳｉ等のうちの一つまたは複数を含むことができる。特定の実施形態では、アルミニウム、シリコン、およびリチウムの含有量は、合金が１〜２８重量％Ｓｉ、１〜５重量％Ｌｉを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｓｉ≦−３Ｌｉ＋１９、およびＳｉ≧１．０である（シリコンおよびリチウムの値は重量％である）。
【００３２】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｎｉ−Ｓｉ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくともシリコンおよびニッケルを含む。一実施形態では、アルミニウム、シリコン、およびニッケルの含有量は、合金が２〜２７重量％Ｓｉ、１〜１６重量％Ｎｉを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｓｉ≦−０．０６４Ｎｉ２−０．７４７Ｎｉ＋２９．３、およびＳｉ≧−１．９２Ｎｉ＋１５．８である。このような要件により、微細共晶型組織を有するシリコンおよびニッケル含有アルミニウム合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ｓｉダイヤモンド、およびＡｌ３Ｎｉ等のうちの一つまたは複数を含むことができる。特定の実施形態では、アルミニウム、シリコン、およびニッケルの含有量は、合金が２〜２７重量％Ｓｉ、１〜１６重量％Ｎｉを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｓｉ≦−０．１７９Ｎｉ＋１９．４、およびＳｉ≧０．５１Ｎｉ２−４．７６Ｎｉ＋１８．９である（シリコンおよびニッケルの値は重量％である）。
【００３３】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｓｉ−Ｆｅ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくともシリコンおよび鉄を含む。一実施形態では、アルミニウム、シリコン、および鉄の含有量は、合金が２〜２８重量％Ｓｉ、１〜８重量％Ｆｅを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｓｉ≦−２．５４８Ｆｅ＋３２．２、およびＳｉ≧０．５３６Ｆｅ２−５．９６Ｆｅ＋１９．２である。このような要件により、微細共晶型組織を有するシリコンおよび鉄含有アルミニウム合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ｓｉダイヤモンド、およびβ−ＡｌＦｅＳｉ等のうちの一つまたは複数を含むことができる。特定の実施形態では、アルミニウム、シリコン、および鉄の含有量は、合金が２〜２８重量％Ｓｉ、１〜８重量％Ｆｅを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｓｉ≦１９、およびＳｉ≧−３Ｆｅ＋１６である（ＳｉおよびＦｅの値は重量％である）。
【００３４】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｓｉ−Ｍｇ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくともシリコンおよびマグネシウムを含む。一実施形態では、アルミニウム、シリコン、およびマグネシウムの含有量は、合金が１〜３０重量％Ｓｉ、１〜２０重量％Ｍｇを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｓｉ≦−０．０３８Ｍｇ２−０．１１Ｍｇ＋２９．８、およびＳｉ≧０．０７９Ｍｇ２−２．２９Ｍｇ＋１８．９である。このような要件により、微細共晶型組織を有するシリコンおよびマグネシウム含有アルミニウム合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、ｂｃｃ（Ｂ２）およびＭｇ２Ｓｉ等のうちの一つまたは複数を含むことができる。相「ｂｃｃ（Ｂ２）」は、体心立方（ｂｃｃ）規則相を指し、「ｂｃｃ（Ａ２）」ｂｃｃ不規則相とは対照的である。特定の実施形態では、アルミニウム、シリコン、およびマグネシウムの含有量は、合金が１〜３０重量％Ｓｉ、１〜２０重量％Ｍｇを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｓｉ≦−０．１０２Ｍｇ２＋１．６９Ｍｇ＋１７．４、およびＳｉ≧０．０９Ｍｇ２−２．０２Ｍｇ＋１７．７である（シリコンおよびマグネシウムの値は重量％である）。
【００３５】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｃｏ−Ｎｉ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくともコバルトおよびニッケルを含む。一実施形態では、アルミニウム、コバルト、およびニッケルの含有量は、合金が１〜１５重量％Ｎｉ、１〜１２重量％Ｃｏを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｎｉ≦−１．３３６Ｃｏ＋１６．８、およびＮｉ≧−１．２３Ｃｏ＋８．１である。このような要件により、微細共晶型組織を有するコバルトおよびニッケル含有アルミニウム合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ａｌ３Ｎｉ、およびＡｌ９Ｃｏ２等のうちの一つまたは複数を含むことができる。特定の実施形態では、アルミニウム、コバルト、およびニッケルの含有量は、合金が１〜１５重量％Ｎｉ、１〜１２重量％Ｃｏを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｎｉ≦−０．４６４Ｃｏ２＋１．５１Ｃｏ＋９．６、およびＮｉ≧−１．０８６Ｃｏ＋６．８である（コバルトおよびニッケルの値は重量％である）。
【００３６】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｃｏ−Ｍｎ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくともコバルトおよびマンガンを含む。一実施形態では、アルミニウム、コバルト、およびマンガンの含有量は、合金が１〜４重量％Ｍｎ、１〜１０重量％Ｃｏを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｍｎ≦−０．３７６Ｃｏ＋４．６７、およびＭｎ≧−０．２５７Ｃｏ＋２．４である。このような要件により、微細共晶型組織を有するコバルトおよびマンガン含有アルミニウム合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ａｌ６Ｍｎ、およびＡｌ９Ｃｏ２等のうちの一つまたは複数を含むことができる。特定の実施形態では、アルミニウム、コバルト、およびマンガンの含有量は、合金が１〜４重量％Ｍｎ、１〜１０重量％Ｃｏを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｍｎ≦−０．４Ｃｏ＋４．７３、およびＭｎ≧−０．２５７Ｃｏ＋２．４である（コバルトおよびマンガンの値は重量％である）。
【００３７】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｆｅ−Ｎｉ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくとも鉄およびニッケルを含む。一実施形態では、アルミニウム、鉄、およびニッケルの含有量は、合金が１〜１７重量％Ｎｉ、１〜８重量％Ｆｅを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｎｉ≦−２．２９Ｆｅ＋１９．３、およびＮｉ≧−０．９１７Ｆｅ＋７．７５である。このような要件により、微細共晶型組織を有する鉄およびニッケル含有アルミニウム合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ａｌ３Ｎｉ、およびＡｌ１３Ｆｅ４等のうちの一つまたは複数を含むことができる。特定の実施形態では、アルミニウム、鉄、およびニッケルの含有量は、合金が１〜１７重量％Ｎｉ、１〜８重量％Ｆｅを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｎｉ≦−６Ｆｅ＋１９、およびＮｉ≧−１Ｆｅ＋７である（鉄およびニッケルの値は重量％である）。
【００３８】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｍｎ−Ｆｅ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくともマンガンおよび鉄を含む。一実施形態では、アルミニウム、マンガン、および鉄の含有量は、合金が２〜５．５重量％Ｍｎ、０．５〜８．５重量％Ｆｅを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｍｎ≦−０．１０５Ｆｅ２＋０．５４６Ｆｅ＋４．８２、およびＭｎ≧−０．０５４Ｆｅ２＋０．１５３Ｆｅ＋２．３７である。このような要件により、微細共晶型組織を有するマンガンおよび鉄含有アルミニウム合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ａｌ１３（Ｆｅ、Ｍｎ）４、およびＡｌ６Ｍｎ等のうちの一つまたは複数を含むことができる。特定の実施形態では、アルミニウム、マンガン、および鉄の含有量は、合金が２〜５．５重量％Ｍｎ、０．５〜８．５重量％Ｆｅを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｍｎ≦−０．６４３Ｆｅ２＋１．７５Ｆｅ＋４．０７、およびＭｎ≧−０．１７９Ｆｅ＋２．７１である（マンガンおよび鉄の値は重量％である）。
【００３９】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｃｒ−Ｆｅ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくともクロムおよび鉄を含む。一実施形態では、アルミニウム、クロム、および鉄の含有量は、合金が０．５〜６．５重量％Ｃｒ、０．５〜６．５重量％Ｆｅを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｆｅ≦−０．１００２Ｃｒ２−０．０６３７Ｃｒ＋６．３５、およびＦｅ≧−０．３３５Ｃｒ２−０．２９４Ｃｒ＋６．７３である。このような要件により、微細共晶型組織を有するクロムおよび鉄含有アルミニウム合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ａｌ１３Ｆｅ４、およびＡｌ７Ｃｒ等のうちの一つまたは複数を含むことができる。
【００４０】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくとも鉄、マンガン、およびシリコンを含む。一実施形態では、アルミニウム、マンガン、および鉄の含有量は、合金が少なくとも０．５重量％Ｆｅ、少なくとも０．５重量％Ｍｎ、および４〜２０重量％Ｓｉを含むように制御され、ここで、（Ｆｅ＋Ｍｎ）の量は２〜１７重量％であり、Ｍｎ／Ｆｅは０．０５〜２であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物である。このような要件により、微細共晶型組織を有するマンガン、鉄、およびシリコン含有アルミニウム合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ａｌ１２（Ｆｅ、Ｍｎ）３Ｓｉ、Ａｌ９Ｆｅ２Ｓｉ２等のうちの一つまたは複数を含むことができる。別の実施形態では、アルミニウム、マンガン、および鉄の含有量は、合金が少なくとも０．５重量％Ｆｅ、少なくとも０．５重量％Ｍｎ、および７〜１５重量％Ｓｉを含むように制御され、ここで、（Ｆｅ＋Ｍｎ）の量は４〜１３重量％であり、Ｍｎ／Ｆｅは０．０５〜２であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物である。更に別の実施形態では、アルミニウム、マンガン、および鉄の含有量は、合金が少なくとも０．５重量％Ｆｅ、少なくとも０．５重量％Ｍｎ、および１０〜１２重量％Ｓｉを含むように制御され、ここで、（Ｆｅ＋Ｍｎ）の量は８〜１１重量％であり、Ｍｎ／Ｆｅは０．０５〜２であり、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物である。
【００４１】
別の方法では、アルミニウム合金はＡｌ−Ｃｒ−Ｓｉ合金であり、アルミニウム合金は合金元素として少なくともクロムおよびシリコンを含む。一実施形態では、アルミニウム、クロム、およびシリコンの含有量は、合金が０．５〜１．０重量％Ｃｒ、１４〜２２重量％Ｓｉを含むように制御され、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であり、ここで、Ｓｉ≦−１１Ｃｒ＋２７、およびＳｉ≧−２Ｃｒ＋１５．５である。このような要件により、微細共晶型組織を有するクロムおよびシリコン含有アルミニウム合金製品を容易に製造することができる。これらの製品に含まれる金属間化合物相は、Ａｌ７Ｃｒ、および／またはＳｉダイヤモンド等のうちの一つまたは複数を含むことができる。
【００４２】
本明細書で使用する場合、「添加物」は、粒界改質剤、鋳造助剤、および／または粒子組織制御材料（例えば、セラミック材料、金属間化合物、および／もしくは結晶微細化剤としての他の材料、ならびに／またはそれらの組み合わせ）を含む。これに関して、上記の「添加物」の定義は、文脈上明らかにそうでないことを指示しない限り、付加製造供給原料（例えば、粉末；ワイヤ）、および／またはアルミニウム合金製品（例えば、付加製造された、インゴット、鋳造品、粉末冶金等）に関連して使用され得る。（例えば、本明細書では添加物、添加物、または添加材料と呼ばれる）合金に使用され得るそのような材料のいくつかの非限定的な例としては、必要に応じて元素の形態で、チタン、ホウ素、ジルコニウム、スカンジウム、およびハフニウム等が挙げられる。いくつかの実施形態では、添加物のうちの少なくとも一つは、離散金属間化合物粒子を容易に形成するように構成されている。いくつかの実施形態では、添加物はセラミックを含み、セラミックは（例えば、等軸晶および／または２０μｍ以下の平均サイズを有する）微細粒子を容易に形成するように構成される。いくつかの実施形態では、添加物は金属間化合物を含み、金属間化合物は微細粒子を容易に形成するように構成される。
【００４３】
セラミックのいくつかの例としては、酸化物材料、ホウ化物材料、炭化物材料、窒化物材料、シリコン材料、炭素材料、および／またはそれらの組み合わせが挙げられる。セラミックのいくつかの更なる例としては、金属酸化物、金属ホウ化物、金属炭化物、金属窒化物、および／またはそれらの組み合わせが挙げられる。更に、セラミックのいくつかの非限定的な例としては、ＴｉＢ、ＴｉＢ２、ＴｉＣ、ＳｉＣ、Ａｌ２Ｏ３、ＢＣ、ＢＮ、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ４Ｃ３、ＡｌＮ、それらの好適な等価物、および／またはその組み合わせが挙げられる。
【００４４】
いかなる特定のメカニズムまたは理論に拘束されるものではないが、このような添加物はクラックのない付加製造アルミニウム合金製品を容易に製造することができると考えられる。一実施形態では、供給原料は、クラックのない付加製造アルミニウム合金製品を容易に製造するのに十分な量の添加物を含む。添加物、例えば粒子組織制御材料は、例えば、微細組織中に等軸晶を有する付加製造アルミニウム合金製品を容易に製造することができる。いくつかの実施形態では、アルミニウム合金製品は等軸晶および微細共晶型組織の両方を有する。これに関して、添加物は、等軸晶および微細共晶型組織の両方を容易に製造するのに役立つことができる。しかし、過剰な添加は、付加製造アルミニウム合金製品の強度を低下させる可能性がある。したがって、一実施形態では、供給原料は、（例えば、等軸晶によって）クラックのない付加製造アルミニウム合金製品を容易に製造するのに十分な量の添加物を含むが、アルミニウム合金製品への添加物の量は、付加製造アルミニウム合金製品がその強度（例えば、引張降伏強度（ＴＹＳ）および／または最大引張強度（ＵＴＳ））を保持するように制限される。いくつかの実施形態では、添加物の量を、アルミニウム合金製品の強度が添加物なしの強度（例えば、５ｋｓｉ以内；１〜４ｋｓｉ以内）に実質的に対応するように制限することができる。いくつかの実施形態では、添加物の量を、アルミニウム合金製品の強度が添加なしの強度（例えば、５％以内）に実質的に対応するように制限することができる。
【００４５】
一実施形態では、添加物は少なくとも一つの結晶微細化剤を含む。いくつかの実施形態では、添加物は少なくとも一つの結晶微細化剤を含み、少なくとも一つの結晶微細化剤は微粒子を容易に製造するのに十分である。
【００４６】
一実施形態では、供給原料または製品は最大５重量％の添加物を含む。一実施形態では、供給原料または製品は少なくとも０．０１重量％の添加物を含む。別の実施形態では、供給原料または製品は少なくとも０．０５重量％の添加物を含む。更に別の実施形態では、供給原料または製品は少なくとも０．０８重量％の添加物を含む。別の実施形態では、供給原料または製品は少なくとも０．１重量％の添加物を含む。更に別の実施形態では、供給原料または製品は少なくとも０．５重量％の添加物を含む。別の実施形態では、供給原料または製品は少なくとも０．８重量％の添加物を含む。一実施形態では、供給原料または製品は４．５重量％以下の添加物を含む。別の実施形態では、供給原料または製品は４．０重量％以下の添加物を含む。更に別の実施形態では、供給原料または製品は３．５重量％以下の添加物を含む。別の実施形態では、供給原料または製品は３．０重量％以下の添加物を含む。更に別の実施形態では、供給原料または製品は２．５重量％以下の添加物を含む。別の実施形態では、供給原料または製品は２．０重量％以下の添加物を含む。更に別の実施形態では、供給原料または製品は１．５重量％以下の添加物を含む。別の実施形態では、供給原料または製品は１．２５重量％以下の添加物を含む。更に別の実施形態では、供給原料または製品は１．０重量％以下の添加物を含む。一実施形態では、供給原料または製品は０．０１〜５重量％の添加物を含む。別の実施形態では、供給原料または製品は０．１〜５重量％の添加物を含む。更に別の実施形態では、供給原料または製品は０．０１〜１重量％の添加物を含む。別の実施形態では、供給原料または製品は０．１〜１重量％の添加物を含む。更に別の実施形態では、供給原料または製品は０．５〜３重量％の添加物を含む。別の実施形態では、供給原料または製品は１〜３重量％の添加物を含む。これらの実施形態のうちのいくつかでは、添加物は少なくとも一つのセラミック材料を含み、少なくとも一つのセラミック材料はＴｉＢ２である。
【００４７】
本明細書で使用する場合、「等軸晶」とは、「平均粒径を測定するための標準試験方法（Ｓｔａｎｄａｒｄ  Ｔｅｓｔ  Ｍｅｔｈｏｄｓ  ｆｏｒ  Ｄｅｔｅｒｍｉｎｉｎｇ  Ａｖｅｒａｇｅ  Ｇｒａｉｎ  Ｓｉｚｅ）」と題するＡＳＴＭ規格Ｅ１１２−１３に記載の「Ｈｅｙｎ直線切断法（Ｈｅｙｎ  Ｌｉｎｅａｌ  Ｉｎｔｅｒｃｅｐｔ  Ｐｒｏｃｅｄｕｒｅ）」法により決定される、ＸＹ、ＹＺ、およびＸＺ平面で測定される１．５以下〜１の平均アスペクト比を有する粒子を意味する。等軸晶を含む付加製造製品は、例えば、延性および／または強度を向上させることができる。これに関して、２０ミクロン以下の平均粒径を実現する等軸晶により、延性および／または強度等は容易に改善することができる。一実施形態では、付加製造製品は平均粒径が０．５〜２０ミクロンの等軸晶を含む。一実施形態では、付加製造製品は平均粒径が１０ミクロン以下の等軸晶を含む。別の実施形態では、付加製造製品は平均粒径が６ミクロン以下の等軸晶を含む。更に別の実施形態では、付加製造製品は平均粒径が４ミクロン以下の等軸晶を含む。
【００４８】
本明細書に記載のアルミニウム合金製品の特性（例えば、微細共晶型組織、等軸晶等）は、付加製造中に発生する可能性がある欠陥を防止、低減、および／または排除することができる。例えば、（例えば、２０μｍ以下の平均粒径を有する）微細等軸晶は、付加製造製品のクラックを容易に低減することができる。いくつかの実施形態では、付加製造製品はクラックがない。
【００４９】
本明細書で使用する場合、「クラックのない付加製造製品」は、それがその意図された最終使用目的のために使用され得るように、クラックがほとんどない付加製造製品を意味する。付加製造製品が「クラックなし」であるかどうかの決定は、任意の好適な方法、例えば目視検査、染料浸透検査、および／または非破壊検査法によって行われてもよい。いくつかの実施形態では、非破壊試験方法は、（例えば、製品内の密度差を測定することによる）コンピュータトポグラフィスキャン（「ＣＴスキャン」）検査である。一実施形態では、付加製造製品は、目視検査によってクラックがないと判定される。別の実施形態では、付加製造製品は、染料浸透検査によってクラックがないと判定される。更に別の実施形態では、付加製造製品は、ＣＴスキャン検査によってクラックがないと判定される。別の実施形態では、付加製造製品をその場で監視を行う付加製造プロセスの間に、付加製造製品はクラックがないと判定される。
【００５０】
＜粉末冶金＞
【００５１】
上記の開示は概ね、付加製造によって製造されるアルミニウム合金製品に関するものであるが、いくつかの実施形態では、上記のアルミニウム合金組成物のうちの一つまたは複数を、粉末冶金法においても利用することができる。例えば、微細共晶型組織を含むアルミニウム合金粉末を用いて粉末冶金製品を製造することができる。これに関して、粉末を、好適な方法、例えばプラズマアトマイズ法、ガスアトマイズ法、または溶融金属の衝突（例えば、溶融金属液滴を冷たい基材上に衝突させて凝固させること）によって製造することができる。
【００５２】
微細共晶型組織を含むアルミニウム合金粉末を、最終製品形態または最終に近い製品形態に圧粉体化することができる。例えば、粉末を低圧法によりおよび／または加圧法により圧粉体化することができる。これに関して、低圧法、例えばルース粉焼結、スリップキャスティング、スラリーキャスティング、テープキャスティング、または振動圧縮等を使用することができる。別の態様では、加圧法を使用して、方法、例えば型圧縮、冷間／熱間静水圧プレス、および／または焼結によって圧粉体化することができる。いくつかの実施形態では、上記アルミニウム合金組成物のうちの一つまたは複数を、粉末が、グリーン圧粉体にコールド静水圧プレスされ（例えば、更なるホットプレスを可能にするために十分に緻密化される、例えば理論密度の７０％超に）、そして、真空ホットプレス、または熱間静水圧プレスされてほぼ理論密度（例えば、理論密度の９９％超）に実質的に対応する実質的に高密度ビレットを形成する、粉末冶金法においても利用することができる。
【００５３】
このような粉末冶金法は、クラックのない最終製品または最終に近い製品を容易に製造することができる。いずれにしても、クラックのない製品を更に加工して鍛造最終製品を得ることができる。この更なる処理は、熱処理工程および／または加工工程の任意の組み合わせを含むことができる。これに関して、クラックのない製品を、熱間圧延または冷間圧延、押出し、鍛造、および／またはそれらの組み合わせによって更に加工することができる。
【００５４】
＜インゴット、鋳造および鍛造合金製品＞
上記の開示は概ね、付加製造によって製造されるアルミニウム合金製品に関するものであるが、いくつかの実施形態では、上記のアルミニウム合金組成物のうちの一つまたは複数を、インゴット、鋳造合金、および／または鍛造合金としても利用することができる。したがって、本特許出願はまた、上記のアルミニウム合金組成物から製造されるインゴット、鋳造合金および鍛造用合金に関する。実際、本明細書に記載の新規製品を、微細共晶型組織を与えるのに十分な凝固速度を生み出すことができる他の任意の方法によって製造することができる。例えば、米国特許第７，１８２，８２５号に記載されているいくつかの連続鋳造プロセスは、十分に速い凝固速度が可能であることができ、この特許の開示はその全体が参照によりここに組み込まれる。
【００５５】
更に、熱処理工程（４００）は離散金属間化合物粒子を製造するのに有用である可能性があるが、この熱処理工程は明らかに任意であり、本明細書に記載の製品を、熱処理工程を用いることなく販売または利用することができる。
【００５６】
＜製品用途＞
本明細書に記載のアルミニウム製品を、様々な製品用途に用いることができる。一実施形態では、アルミニウム製品を、高温用途、例えば航空宇宙（例えばエンジンまたは構造体）、自動車（例えば、ピストン、バルブ等）、防衛、電子機器（例えば家電）、または宇宙用途で利用することができる。一実施形態では、アルミニウム製品を、航空宇宙機内のエンジン部品として（例えば、ブレード、例えばエンジンに組み込まれたコンプレッサブレードの形態で）利用することができる。別の実施形態では、アルミニウム製品は航空宇宙機のエンジン用の熱交換器として使用される。そのエンジン部品／熱交換器を備える航空宇宙機を、その後稼働させることができる。一実施形態では、アルミニウム製品は自動車エンジン部品である。そのエンジン部品を備える自動車を、その後稼働させることができる。例えば、アルミニウム製品をターボチャージャー部品として用いることができる（例えば、ターボチャージャーを通してエンジン排気を戻して再循環させることによって高温が得られるターボチャージャーのコンプレッサホイール）、そのターボチャージャー部品を備える自動車を稼働させることができる。別の実施形態では、アルミニウム製品を発電用の陸上（固定）タービンのブレードとして用いることができ、アルミニウム製品を備える陸上タービンを容易に発電させるように動作させることができる。
【００５７】
最後に、本明細書に記載の新規技術の様々な実施形態を詳細に説明してきたが、当業者がこのような実施形態の改変および適合を想到することになるのは明らかである。しかし、このような改変および適合が本開示の技術の趣旨および範囲内であることは明白に理解されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】図１は、本開示による微細共晶型組織を有するアルミニウム合金製品を製造するための実施形態である。
【００５９】
【図２】図２は、本明細書に開示の微細共晶型組織の種類の例を示す付加製造Ａｌ−Ｎｉ−Ｍｎ合金（５．３重量％Ｎｉ、１．３重量％Ｍｎ）の顕微鏡写真であり、この試料の画像から得られる層状、波状、および微孔質組織の視覚的表現を含む。特定のメカニズムまたは理論に拘束されることを望むものではないが、層状、波状、および微孔質組織のそれぞれは微細共晶型組織の例であり、それぞれを本開示の実施形態の一つまたは複数において個別に、または組み合わせて見出すことができる。
【００６０】
【図３】図３は、６００°Ｆの温度に１００時間さらした後の、付加製造Ａｌ−Ｎｉ−Ｍｎ合金（５．３重量％Ｎｉ、１．３重量％Ｍｎ）の顕微鏡写真である。この試料において本明細書で示すように、離散粒子はアルミニウム固溶体マトリックス中に分散される。丸で囲まれた二つの離散粒子によって示されるように、離散粒子の対応するサイズは、本開示の様々な実施形態に従って変化することができる。
【００６１】
【図４】図４は、本開示の様々な実施形態による、主に微孔質組織を有する微細共晶型組織の例示的な例を提供し、微細組織内のセラミックＴｉＢ２粒子を示す、実施例１からの合金１の付加製造クーポンのＳＥＭ顕微鏡写真である。
【００６２】
【図５ａ】図５ａは、本開示の様々な実施形態による、試料中の微孔質状および層状組織の領域の例示的な例を提供する、実施例１からの合金１の付加製造クーポンのＳＥＭ顕微鏡写真である。
【００６３】
【図５ｂ】図５ｂは、図５ａに示す層状および微孔質状組織の界面を更に例示する実施例１からの合金１の付加製造クーポンのＳＥＭ顕微鏡写真である。
【００６４】
【図６ａ】図６ａは、微細組織の粒子および粒子境界を例示する実施例１からの合金１の付加製造製品のＥＢＳＤ顕微鏡写真である。ＥＢＳＤ顕微鏡写真に示し、図６ｂの粒径分布により定量化するように、本開示の様々な実施形態による、付加製造製品は約２ミクロンの平均粒径を実現した。
【００６５】
【図６ｂ】図６ｂは、図６ａの合金１のＥＢＳＤ顕微鏡写真の粒径分布である。
【００６６】
【図７】図７は、本開示の様々な実施形態による、微細組織中の微孔質組織、および大量の離散金属間化合物粒子を例示する実施例２の合金２の凝固したクーポンのＳＥＭ顕微鏡写真である。
【発明を実施するための形態】
【００６７】
＜実施例１＞
レーザー粉末床付加製造装置を用いて、Ａｌ−Ｎｉ−Ｍｎ合金（「合金１」）からなる付加製造製品を製造した。合金１の目標組成は６重量％Ｎｉ、２．８重量％Ｍｎ、および１．７重量％ＴｉＢ２であり、残部がアルミニウムである。合金１クーポンの様々な試料を、凝固したままの（即ち、熱処理を全く行わない）状態での微細組織を解析するために調製した。その顕微鏡写真を図４、５ａ、５ｂ、および６ａに示す。
【００６８】
走査形電子顕微鏡（「ＳＥＭ」）を用いて、合金１の領域の顕微鏡写真を２，０００倍の倍率で撮影し、図４に示す。図４に示すように、付加製造合金１の微細組織は、主に微孔質（２０）組織からなっている。更に、図４は、合金１の微細組織中の概ね５ミクロン未満のサイズのセラミックＴｉＢ２粒子を示す。
【００６９】
合金１の付加製造製品の別の領域のＳＥＭ顕微鏡写真を２，０００倍および１０，０００倍の倍率で撮影し、図５ａおよび５ｂにそれぞれ示す。図５ａに示す合金１の領域は、合金の微細組織内の微孔質組織（２０）および層状組織（２２）の両方を示す。また、図５ａの丸で囲んだ領域は、層状組織（２２）と微孔質組織（２０）との間の界面を示す。丸で囲まれた界面は、１０，０００倍の倍率で図５ｂにより詳細に例示される。これに関して、層状組織（２２）間の界面は、付加製造プロセスの間に形成される溶融池境界で形成されたと考えられる。更に、図４と同様に、図５ａは、概ね５ミクロン未満のサイズのＴｉＢ２粒子（５０）を示す。
【００７０】
上記のように、Ａｌ−Ｎｉ−Ｍｎ合金の微細組織は、概ね、微孔質（２０）および層状（２２）組織を示す。しかし、他の共晶組織が得られてもよい。これに関して、図４〜図５ｂに示される共晶組織の気孔壁および／または層状組織は、概ねアルミニウム固溶体相中に分散した金属間化合物相（例えば、Ａｌ６Ｍｎ、Ａｌ１２Ｍｎ、およびＡｌ３Ｎｉ、ならびに／または他のＡｌ−Ｎｉ−Ｍｎ化合物）からなる。この態様では、金属間化合物相は高温で合金の強度を容易に保持することができる。更に、組成および製造方法により、合金１のアルミニウム相は過飽和固溶体であってもよい。
【００７１】
合金１を電子線後方散乱回折（「ＥＢＳＤ」）解析用に調製した。ＥＢＳＤ解析からの合金１の微細組織の粒子および粒界を示す画像を図６ａに示す。更に、ＥＢＳＤ解析から得られた粒径分布を図６ｂに示す。これに関して、合金１のクーポンは、等軸晶および約２ミクロンの平均粒径を有する微細組織を実現した。
【００７２】
＜実施例２＞
Ａｌ−Ｆｅ−Ｍｎ−Ｓｉ合金（「合金２」）のクーポンを急速凝固させてレーザー粉末床付加製造プロセスのシミュレーションを行った。合金２の目標組成は５重量％Ｆｅ、５重量％Ｍｎ、および１２重量％Ｓｉであり、残部がアルミニウムであった。合金２のクーポンの凝固に続いて、試料を、凝固したままの（即ち、熱処理を全く行わない）状態での微細組織を解析するために調製した。これに関して、１０，０００倍の倍率での合金２のＳＥＭ顕微鏡写真を図７に示す。図７に示すように、合金２の微細組織は主に微孔質（２０）組織からなる。しかし、他の共晶組織が得られてもよい。更に、合金の微細組織は、金属間化合物相、例えばＡｌ１２（Ｆｅ、Ｍｎ）３Ｓｉおよび／またはＡｌ９Ｆｅ２Ｓｉ２等からなることができる大きな体積分率の離散金属間化合物粒子（６０）を示す。更に、図７に示す気孔壁は、概ねＡｌ１２（Ｆｅ、Ｍｎ）３Ｓｉおよび／またはＡｌ９Ｆｅ２Ｓｉ２金属間化合物相等からなる。これに関して、金属間化合物相（即ち、気孔壁および／または離散金属間化合物粒子）は高温で合金の強度を容易に保持することができる。最後に、合金２のアルミニウム相は過飽和固溶体であってもよい。
【図１】
2020503433.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５ａ】
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【図５ｂ】
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【図６ａ】
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【図６ｂ】
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【図７】
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【手続補正書】
【提出日】令和1年6月5日(2019.6.5)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
微細共晶型組織を有するアルミニウム合金製品を製造する方法であって、前記方法は、
（ａ）付加製造供給原料の液相線温度より高い温度に、前記付加製造供給原料の少なくとも一部を選択的に加熱する工程であって、それにより溶融池を形成する、加熱する工程と、
（ｂ）前記溶融池を冷却する工程であって、それにより凝固した塊を形成し、前記凝固した塊は微細共晶型組織を有する、冷却する工程と、
（ｃ）工程（ａ）〜（ｂ）を繰り返す工程であって、それにより最終付加製造製品を製造し、前記最終付加製造製品は、前記微細共晶型組織を有する、繰り返す工程と、を含み、
前記最終付加製造製品はクラックがない、方法。
【請求項２】
前記最終付加製造製品を熱処理することを含み、
前記熱処理が前記微細共晶型組織から離散粒子を生成するのに十分であり、
前記離散粒子はアルミニウムマトリックス中に分散し、
前記離散粒子は前記微細共晶型組織の金属間化合物相を含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記最終付加製造製品は、最大３５体積％の前記離散粒子を含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記最終付加製造製品は少なくとも５体積％の離散粒子を含む、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記離散粒子の平均粒径は、１ミクロン以下である、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記共晶型組織は、１ミクロン以下の気孔径を有する多孔質組織を有する、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記多孔質組織は、少なくとも１０ナノメータの気孔径を有する、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
共晶組織間の間隔は、１ミクロン以下である、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
共晶組織間の前記間隔は、少なくとも１０ナノメータである、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記アルミニウム合金製品は等軸晶を含み、前記等軸晶は２０ミクロン以下の平均粒径を有する、請求項１〜２３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１１】
前記アルミニウム合金製品は、０．５〜１５．５重量％Ｎｉ、０．５〜５．０重量％Ｍｎを含み、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であるＡｌ−Ｎｉ−Ｍｎ合金製品であり、Ｎｉ≧−２．７５Ｍｎ＋７．３７５、およびＮｉ≦−３．４４Ｍｎ＋１７．２２である、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記アルミニウム合金製品は、１．０〜２２．０重量％Ｃｕ、１．０〜１６．０重量％Ｎｉを含み、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であるＡｌ−Ｃｕ−Ｎｉ合金製品であり、Ｎｉ≧−０．７８Ｃｕ＋８．７８、およびＮｉ≦−０．７３８Ｃｕ＋１７．２４である、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
前記アルミニウム合金製品は、１．０〜２５．０重量％Ｃｕ、１．０〜１８．０重量％Ｃｅを含み、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であるＡｌ−Ｃｕ−Ｃｅ合金製品であり、Ｃｕ≧−０．８４６２Ｃｅ＋１２．８４６、およびＣｕ≦−０．１３６１Ｃｅ２＋１．５６４Ｃｅ＋１９．６７３である、請求項１に記載の方法。
【請求項１４】
前記アルミニウム合金製品は、１．０〜２４．０重量％Ｃｕ、０．５〜２５．０重量％Ｓｉを含み、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であるＡｌ−Ｃｕ−Ｓｉ合金製品であり、Ｓｉ≧−１．４Ｃｕ＋１６．４、およびＳｉ≦−０．０３７２Ｃｕ２−０．２０４８Ｃｕ＋２４．５５４である、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記アルミニウム合金製品は、０．５〜２１．０重量％Ｃｅ、０．５〜１７．０重量％Ｎｉを含み、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であるＡｌ−Ｃｅ−Ｎｉ合金製品であり、Ｎｉ≧−０．５８３３Ｃｅ＋８．５８３３、およびＮｉ≦−０．６３１６Ｃｅ＋１７．６３２である、請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記アルミニウム合金製品は、０．５〜２１．０重量％Ｃｅ、０．５〜８．０重量％Ｆｅを含み、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であるＡｌ−Ｃｅ−Ｆｅ合金製品であり、Ｆｅ≧−０．３Ｃｅ＋４．６、およびＦｅ≦−０．３０６２Ｃｅ＋８．６４１である、請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記アルミニウム合金製品は、０．２５〜２０．０重量％Ｙ、１．０〜１７．０重量％Ｎｉを含み、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であるＡｌ−Ｙ−Ｎｉ合金製品であり、Ｙ≧−１．２８５７Ｎｉ＋１１．２８６、およびＹ≦−１．１８７５Ｎｉ＋２１．１８８である、請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記アルミニウム合金製品は、０．５〜２０．０重量％Ｙ、０．５〜５．０重量％Ｍｎを含み、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であるＡｌ−Ｙ−Ｍｎ合金製品であり、Ｙ≧−４．５Ｍｎ＋１１．２５、およびＹ≦−４．４４４４Ｍｎ＋２３．２２２である、請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記アルミニウム合金製品は、０．５〜２０．０重量％Ｙ、０．５〜８．０重量％Ｆｅを含み、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であるＡｌ−Ｙ−Ｆｅ合金製品であり、Ｙ≧−２．３７５Ｆｅ＋１１．１８８、およびＹ≦−２．４６６７Ｆｅ＋２０．２３３である、請求項１に記載の方法。
【請求項２０】
前記アルミニウム合金製品は、１〜２８重量％Ｓｉ、１〜５重量％Ｌｉを含み、残部がアルミニウム、任意の添加物、および不可避的不純物であるＡｌ−Ｌｉ−Ｓｉ合金製品であり、Ｓｉ≦−５．３Ｌｉ＋３２．７、およびＳｉ≧−１．９Ｌｉ＋９．１である、請求項１に記載の方法。
【国際調査報告】
2020503433.tif 000012
2020503433.tif 000013
2020503433.tif 000014