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WO2019155165A1 - Procede de fabrication d'une piece en alliage d'aluminium et de chrome - Google Patents

Procede de fabrication d'une piece en alliage d'aluminium et de chrome Download PDF

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Publication number
WO2019155165A1
WO2019155165A1 PCT/FR2019/050269 FR2019050269W WO2019155165A1 WO 2019155165 A1 WO2019155165 A1 WO 2019155165A1 FR 2019050269 W FR2019050269 W FR 2019050269W WO 2019155165 A1 WO2019155165 A1 WO 2019155165A1
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WO
WIPO (PCT)
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mass fraction
layer
metal
aluminum alloy
filler metal
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/FR2019/050269
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English (en)
Inventor
Bechir CHEHAB
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
C Tec Constellium Technology Center SAS
Original Assignee
C Tec Constellium Technology Center SAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by C Tec Constellium Technology Center SAS filed Critical C Tec Constellium Technology Center SAS
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Priority to DE19710039.9T priority patent/DE19710039T1/de
Priority to US16/968,048 priority patent/US12152291B2/en
Priority to CN201980012654.7A priority patent/CN111699063B/zh
Priority to EP19710039.9A priority patent/EP3749471A1/fr
Publication of WO2019155165A1 publication Critical patent/WO2019155165A1/fr
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    • Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P10/00—Technologies related to metal processing
    • Y02P10/25—Process efficiency

Definitions

  • TITLE PROCESS FOR MANUFACTURING ALUMINUM AND CHROME ALLOY PIECE
  • the technical field of the invention is a method of manufacturing an aluminum alloy part, using an additive manufacturing technique.
  • additive manufacturing techniques have developed. These techniques involve forming a part by adding material, and are the opposite of machining techniques, aimed at removing material.
  • machining techniques aimed at removing material.
  • additive manufacturing is now operational to manufacture industrial products in series, including metal parts.
  • additive manufacturing is defined according to the French standard XP E67-001: "set of processes making it possible to manufacture, layer by layer, by adding material, a physical object from a digital object”.
  • ASTM F2792 January 2012 also defines additive manufacturing. Different additive manufacturing modalities are also defined and described in ISO / ASTM 17296-1.
  • the application of successive layers is generally carried out by applying a so-called filler material, then melting or sintering the filler material using a laser beam type energy source, electron beam, plasma torch or electric arc. Whatever the additive manufacturing method applied, the thickness of each added layer is of the order of a few tens or hundreds of microns.
  • An additive manufacturing means is the melting or sintering of a filler material in the form of a powder. It can be fusion or sintering by a beam of energy.
  • Selective laser sintering techniques are particularly known, in which a layer of metal or metal alloy powder is applied to the part to be manufactured and is selectively sintered according to the numerical model with thermal energy from a laser beam.
  • Another type of metal forming process involves selective laser melting (SLM) or electron beam melting (EBM), in which thermal energy provided by a laser or a directed electron beam is used to selectively melt (instead of sinter) the metal powder to melt as it cools and solidifies.
  • SLM selective laser melting
  • EBM electron beam melting
  • Laser melting deposition is also known in which the powder is projected and melted by a laser beam simultaneously.
  • Patent Application WO2016 / 209652 discloses a method for manufacturing a high strength aluminum comprising: preparing an atomized aluminum powder having one or more desired approximate powder sizes and approximate morphology; sintering the powder to form a product by additive manufacturing; dissolution in solution; quenching; and the income from aluminum made additively.
  • the patent application US20170016096 describes a method for manufacturing a room by localized melting, in particular obtained by exposing a powder to an energy beam of the electron beam or laser beam type, the powder consisting of a aluminum alloy whose copper content is between 5% and 6% by weight, the magnesium content being between 2.5% and 3.5% by weight.
  • Patent Application EP2796229 discloses a method of manufacturing a dispersion strengthened aluminum alloy metal comprising the steps of: obtaining, in powder form, an aluminum alloy composition which is capable of acquiring a microstructure enhanced by dispersion; directing a low energy laser beam onto a portion of the powder having the composition of the alloy; removing the laser beam from the portion of the powdered alloy composition; and cooling the portion of the powdered alloy composition at a rate greater than or equal to about 10 6 ° C per second, thereby forming the dispersion strengthened aluminum alloy metal.
  • the method is particularly suitable for an alloy having a composition according to the following formula: AI C ompFe a SibXc, wherein X represents at least one member selected from the group consisting of Mn, V, Cr, Mo, W, Nb and Ta; "A” ranges from 2.0 to 7.5 atomic percent; “B” ranges from 0.5 to 3.0 atomic%; “C” ranges from 0.05 to 3.5 atomic%; and the balance is aluminum and accidental impurities, provided that the [Fe + Si] / Si ratio is in the range of about 2.0: 1 to 5.0: 1.
  • the patent application US2016 / 0138400 discloses alloys comprising from 3 to 12% by weight of iron, from 0.1 to 3% by weight of vanadium, from 0.1 to 3% by weight of silicon and from 1.0 to 6% by weight of copper, remaining aluminum and impurities, suitable for additive manufacturing techniques.
  • US patent application 2018/010216 discloses aluminum and magnesium alloys containing zirconium, manufactured by fast solidification processes and additive manufacturing parts.
  • the mechanical properties of the aluminum parts obtained by additive manufacturing depend on the alloy forming the filler metal, and more precisely on its composition, the parameters of the additive manufacturing process as well as the heat treatments applied.
  • the inventors have determined an alloy composition which, used in an additive manufacturing process, makes it possible to obtain parts with remarkable mechanical performances, while obtaining a process whose productivity is advantageous.
  • a first object of the invention is a method for manufacturing a part comprising a formation of successive solid metal layers superimposed on each other, each layer describing a pattern defined from a numerical model, each layer being formed by the deposition of a metal, said filler metal, the filler metal being subjected to a supply of energy so as to melt and form, by solidifying, said layer, in which the filler metal takes the form of a powder, whose exposure to an energy beam results in a melting followed by solidification so as to form a solid layer, the process being characterized in that the filler metal is an alloy of aluminum comprising the following alloying elements:
  • the mass fraction of chromium is at least 3% and preferably at least 4%.
  • a preferred mass fraction of preferred chromium is 8% or even 6%.
  • a mass fraction of Preferred minimum zirconium is 0.75% and preferably 1%.
  • a preferred maximum mass fraction of zirconium is 3%.
  • the alloy may also optionally comprise at least one or even at least two elements or even at least three elements chosen from:
  • Ti according to a mass fraction of between 0.01% and 5%, preferably of at least 0.1%, preferably of at most 3%, preferably of at most 2%, and preferably of not more than 1%;
  • V according to a mass fraction of between 0.06% and 6%, preferably of at most 3%, preferably of at most 2% and preferably of at most 1%.
  • These elements can lead to the formation of dispersoids or fine intermetallic phases to increase the hardness of the material obtained. These elements can also have a beneficial effect on the thermal stability of the alloy by increasing the temperature and or the time required to reach the hardness peak.
  • the alloy may also comprise at least one or even at least two elements or even at least three elements chosen from:
  • Li in a mass fraction of between 0.06 and 1%
  • the elements Ag, Cu, Zn and Li can act on the resistance of the material by hardening precipitation or by their effect on the properties of the solid solution.
  • At least one element selected from Sc, Hf, W, Nb, Ta, Y, Yb, Nd, Er, Co, Ni with a mass fraction of at least 0.06% and at most 5%. preferably at most 3%, preferably at most 2% and preferably at most 1%, so as to form more dispersoids or fine intermetallic phases.
  • the addition of Sc is avoided, the preferred mass fraction being less than 0.05% and preferably less than 0.01%.
  • At least one element chosen from La, Ce or mischmetal with a mass fraction of at least 0.06% and at most 6%, preferably at most 3%, preferably at most 2% and preferably at most 1%.
  • at least one element selected from W, Mo, In, Bi, Sr, Sn, Ba, Ca, Sb, P and B can be added, with a mass fraction of at least 0.01% and at most 1 % and preferably at least 0.06% and at most 0.8%.
  • the addition of Bi is avoided, the preferred mass fraction being less than 0.05% and preferably less than 0.01%.
  • the alloy may also comprise Mg with a mass fraction of at least 0.06% and at most 0.5%.
  • Mg is not recommended and the Mg content is preferably kept below an impurity value of 0.05% by mass.
  • the alloy Fe and / or Si it is possible to voluntarily add to the alloy Fe and / or Si in a mass fraction of at least 0.06% and at most 1% each, and preferably at least 0.1% and at most 2% each, and preferably at least 0.5% and at most 1% each which can provide additional curing by the formation of dispersoids.
  • the content of Fe and / or Si may also be related in some cases to the cost of the alloy, it may indeed be favorable not to use a too pure starting metal.
  • the content of Fe and / or Si is kept less than or equal to a level of 0.5% and preferably 0.2%, which makes it possible to use a less pure alloy without the risk of increasing the mechanical characteristics in the raw state of manufacture that would lead to problems of distortion and / or cracking of the part.
  • the material comprises a mass fraction of other elements or impurities of less than 0.05%, ie 500 ppm.
  • the cumulative mass fraction of the other elements or impurities is less than 0.15%.
  • An element that is not selected as an additive element has a mass fraction of less than 0.05%, or less depending on the preferred content of this addition.
  • the aluminum alloy consists of, in mass fraction, at least 2% and at most 10% and preferably at least 3% and at most 9% of Cr, at least 0.5% and at most 6% and preferably at least 0.75% and at most 3% Zr, at least 0.06% and at most 6% and preferably at least 0.5% and at most 4%.
  • the powder can be obtained by conventional atomization methods from an alloy according to the invention in liquid or solid form or, alternatively, the powder can be obtained by mixing primary powders before exposure to the energy beam, the different compositions of the primary powders having an average composition corresponding to the composition of the alloy according to the invention.
  • infusible particles that are preferentially nanometric, for example oxides or particles T1B2 or carbon nanoparticles, before the preparation of the powder by atomization and / or during the deposition of the powder and / or during the mixing of the primary powders .
  • no infusible particles are added.
  • the method comprises, following the formation of the layers:
  • a heat treatment typically at a temperature of at least 100 ° C. and at most 550 ° C. and preferably greater than 300 ° C. or preferably greater than 350 ° C.
  • the heat treatment may in particular allow stress relieving residuals and / or additional precipitation of hardening phases.
  • CIC treatment improves elongation properties and fatigue properties.
  • Hot isostatic compression can be performed before, after or instead of heat treatment.
  • the hot isostatic pressing is carried out at a temperature of between 250 ° C. and 550 ° C. and preferably between 300 ° C. and 500 ° C., or preferentially greater than 350 ° C., at a pressure of between 500 and 3000 bars. and for a period of between 0.5 and 10 hours.
  • Heat treatment and / or hot isostatic compression makes it possible in particular to increase the hardness of the product obtained.
  • the method according to the present invention further optionally comprises a machining treatment, and / or a chemical, electrochemical or mechanical surface treatment, and / or a tribofinishing. These treatments can be performed in particular to reduce the roughness and / or improve the corrosion resistance and / or improve the resistance to initiation of fatigue cracks.
  • a second object of the invention is a metal part, obtained after application of a method according to the first subject of the invention.
  • Yet another object of the invention is a method of manufacturing a part comprising a formation of successive solid metal layers, superimposed on each other, to form a blank, each layer describing a pattern defined from a model numerical, each layer being formed by the deposition of a metal, said filler metal, the filler metal being subjected to a supply of energy so as to melt and to constitute, by solidifying, said layer, wherein the filler metal is in the form of a powder, the exposure of which to an energy beam results in a melting followed by solidification so as to form a solid layer, the filler metal being an alloy of aluminum having a Mg content of less than 0.5% by weight, the process being characterized in that the blank preferably has a Knoop hardness of between 100 HK and 200 HK and in that the blank is then heat-treated and / or isostatically hot-pressed at a temperature above 350 ° C so as to increase its Knoop hardness by at least 20 HK.
  • the alloy preferably has a composition according to the first subject
  • FIG. 1 is a diagram illustrating an additive manufacturing process of selective laser melting (SLM) type, or EBM
  • the contents of chemical elements are indicated in% and represent mass fractions; the hardnesses are evaluated by the Knoop method for a load of 0.01 kg (10 g), it is indicated indifferently Knoop hardness 0.01 or Knoop hardness.
  • Figure 1 generally describes an embodiment, wherein the additive manufacturing method according to the invention is implemented.
  • the filler material is in the form of an alloy powder according to the invention.
  • a source of energy for example a laser source or an electron source 31, emits a beam of energy, for example a laser beam or an electron beam 32.
  • the energy source is coupled to the input material by an optical system or electromagnetic lenses 33, the movement of the beam can thus be determined according to a numerical model M.
  • the energy beam 32 follows a movement along the longitudinal plane XY, describing a pattern dependent on the numerical model.
  • the powder 25 is deposited on a support 10. The interaction of the energy beam 32 with the powder 25 causes a selective melting of the latter, followed by solidification, resulting in the formation of a layer 20i. n .
  • This additive manufacturing method is typically known as selective laser melting (SLM) when the energy beam is a laser beam, the process being advantageously carried out at atmospheric pressure, and under the name of fusion by electron beam (electron beam melting EBM) when the energy beam is an electron beam, the process being advantageously carried out under reduced pressure, typically less than 0.01 bar and preferably less than 0.1 mbar.
  • SLM selective laser melting
  • EBM electron beam melting
  • a heated platen is used to improve processability and avoid cracking.
  • the heating of the tray may be preferably carried out at a temperature of 50 to 300 ° C, more preferably 100 to 250 ° C.
  • the layer is obtained by selective laser sintering (selective laser sintering, SLS or direct metal laser sintering, DMLS), the layer of alloy powder according to the invention being sintered selectively according to the numerical model with thermal energy provided by a laser beam.
  • selective laser sintering selective laser sintering, SLS or direct metal laser sintering, DMLS
  • the powder is projected and melted by a generally laser beam simultaneously.
  • This process is known as laser melting deposition.
  • the method according to the invention is used for producing a hybrid part comprising a part obtained by conventional rolling and / or spinning and / or molding and / or forging processes, optionally followed by machining and an integral part obtained by additive manufacturing.
  • This embodiment may also be suitable for the repair of parts obtained by conventional methods.
  • a raw part or piece is obtained in the raw state of manufacture.
  • the metal parts obtained by the process according to the invention are particularly advantageous because they have smooth surfaces, do not exhibit hot cracking, have a hardness which is not too high in the raw state of manufacture but which can increase importantly by a heat treatment.
  • the hardness in the raw state of manufacture is less than the hardness after heat treatment and / or hot isostatic pressing, the Knoop hardness difference being at least 10 HK, preferably at least 20 HK, preferably at least 30 HK and preferably at least 40 HK.
  • the Knoop hardness in the raw state of manufacture is preferably less than 300 HK and advantageously less than 200 HK, and preferably less than 150 HK.
  • the Knoop hardness in the raw state of manufacture is at least 50 HK, advantageously at least 80 HK, and preferably at least 90 HK.
  • the knoop hardness in the raw state of manufacture is between 100 HK and 200 HK.
  • the metal parts according to the invention are characterized, after a heat treatment of at least 100 ° C. and at most 550 ° C. and / or hot isostatic pressing, by a Knoop hardness of 0.01 mm. at least 100 HK and preferably at least 120 HK or even at least 140 HK and preferably at least 150 HK and no hot cracking.
  • the present inventor has found that a method of manufacturing a part comprising a formation of successive solid metal layers superimposed on each other, to form a blank, each layer describing a pattern defined from a numerical model, each layer being formed by the deposition of a metal, said filler metal, the filler metal being subjected to a supply of energy so as to melt and form, by solidifying, said layer, in which the filler metal takes the form of a powder, whose exposure to an energy beam results in a melting followed by solidification so as to form a solid layer, the filler metal being an aluminum alloy such as as described above having a Mg content of less than 0.5% by weight, the process being characterized in that the blank preferably has a Knoop hardness of between 100 HK and 200 HK and in that it is then Thermally and / or undergoes isostatic hot pressing at a temperature above 350 ° C so as to increase its Knoop hardness by at least 20 HK is particularly advantageous.
  • Disks alloy 8009 or AS7G06 or alloy according to the invention thickness 5 mm and diameter 27 mm, were prepared from small ingots.
  • the discs were placed in a laser selective melting machine (SLM) and laser scans were performed with the same scanning strategy and process conditions representative of those used for the selective melting process. laser (SLM).
  • SLM laser selective melting machine
  • the present inventor has indeed found that it is possible in this way to evaluate the suitability of the alloys for the selective laser melting process (SLM) and in particular the surface quality and sensitivity to hot cracking.
  • composition of the alloys used is given in Table 1 below.
  • the laser source had a power of 200 W
  • the width of a laser passage was 100 ⁇ m
  • the manufacturing temperature was 200 ° C.
  • the scanning speed was 900 mm / s.
  • a Phenix Systems PM100 laser selective fusion machine (SLM) was used.
  • the surface quality was evaluated qualitatively according to the following scale, the rating 1 being the most favorable.
  • the sensitivity to hot cracks was evaluated on cross sections of the treated areas according to the following scale, the rating 1 being the most favorable.
  • the hardness was measured according to the Knoop scale with a load of 10 g after laser treatment and after an additional heat treatment at 400 ° C., making it possible in particular to evaluate the alloy's ability to harden during a heat treatment. the effect of a possible HIP treatment on the mechanical properties.
  • the alloy according to the invention is particularly advantageous because it makes it possible to obtain a smooth surface without heat cracking and with a high hardness after treatment at 400 ° C.
  • Example 2 An alloy according to the present invention having the composition as shown in Table 3 below, in percentages by weight was prepared.
  • the powder has been successfully used in a FormUp 350 laser selective melting machine for the production of draft tensile specimens.
  • the tests were carried out with the following parameters: layer thickness: 60pm, laser power: 370W-390W, plateau heating: 200 ° C, vector deviation: 0.11-0.13, laser speed: 1000-1400 mm / s.
  • the blanks were cylindrical with a height of 45 mm and a diameter of 11 mm for tensile tests in the manufacturing direction (Z direction), and parallelepipedic blocks 12 X 45 X 45 mm 3 for tests in the XY direction ( perpendicular to the direction of manufacture).
  • SLM selective laser melting
  • the blanks underwent a relaxing heat treatment of 2 hours at 300 ° C. Some blanks were tested in the raw state of relaxation and other blanks underwent an additional treatment of lh or 4h at 400 ° C (hardening annealing).
  • the heat treatment leads to a significant increase in mechanical strength compared to the raw state, associated with a decrease in elongation.
  • the alloy according to the present invention thus makes it possible to dispense with a conventional thermal treatment of the solution / quenching type.

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Abstract

L'invention concerne un procédé de fabrication d'une pièce comportant une formation de couches métalliques solides successives (201...20n), superposées les unes aux autres, chaque couche décrivant un motif défini à partir d'un modèle numérique (M), chaque couche étant formée par le dépôt d'un métal (25), dit métal d'apport, le métal d'apport étant soumis à un apport d'énergie de façon à entrer en fusion et à constituer, en se solidifiant, ladite couche, dans lequel le métal d'apport prend la forme d'une poudre (25), dont l'exposition à un faisceau énergétique (32) résulte en une fusion suivie d'une solidification de façon à former une couche solide (201…20n), le procédé étant caractérisé en ce que le métal d'apport (25) est un alliage d'aluminium comprenant au moins les éléments d'alliage suivant : -Cr, selon une fraction massique comprise entre 2% et 10%; -Zr, selon une fraction massique comprise entre 0 et 5 %, de préférence entre 0,5 et 5%. L'invention concerne également une pièce obtenue par ce procédé. L'alliage utilisédans le procédé de fabrication additive selon l'invention, permet d'obtenir des pièces aux performances mécaniques remarquables, tout en obtenant un procédé dont la productivité est avantageuse.

Description

DESCRIPTION
TITRE : PROCEDE DE FABRICATION D'UNE PIECE EN ALLIAGE D'ALUMINIUM ET DE CHROME
DOMAINE TECHNIQUE
Le domaine technique de l'invention est un procédé de fabrication d'une pièce en alliage d'aluminium, mettant en oeuvre une technique de fabrication additive.
ART ANTERIEUR
Depuis les années 80, les techniques de fabrication additive se sont développées. Ces techniques consistent à mettre en forme une pièce par ajout de matière, et sont à l'opposé des techniques d'usinage, visant à enlever de la matière. Autrefois cantonnée au prototypage, la fabrication additive est à présent opérationnelle pour fabriquer des produits industriels en série, y compris des pièces métalliques.
Le terme fabrication additive est défini selon la norme française XP E67-001: "ensemble des procédés permettant de fabriquer, couche par couche, par ajout de matière, un objet physique à partir d'un objet numérique". La norme ASTM F2792 (janvier 2012) définit également la fabrication additive. Différentes modalités de fabrication additive sont aussi définies et décrites dans la norme ISO/ASTM 17296-1. Le recours à une fabrication additive pour réaliser une pièce en aluminium, avec une faible porosité, a été décrit dans le document W02015006447. L'application de couches successives est généralement réalisée par application d'un matériau dit d'apport, puis fusion ou frittage du matériau d'apport à l'aide d'une source d'énergie de type faisceau laser, faisceau d'électrons, torche plasma ou arc électrique. Quelle que soit la modalité de fabrication additive appliquée, l'épaisseur de chaque couche ajoutée est de l'ordre de quelques dizaines ou centaines de microns.
Un moyen de fabrication additive est la fusion ou le frittage d'un matériau d'apport prenant la forme d'une poudre. Il peut s'agir de fusion ou de frittage par un faisceau d'énergie.
On connaît notamment les techniques de frittage sélectif par laser (sélective laser sintering, SLS ou direct métal laser sintering, DMLS), dans lequel une couche de poudre de métal ou d’alliage métallique est appliquée sur la pièce à fabriquer et est frittée sélectivement selon le modèle numérique avec de l’énergie thermique à partir d’un faisceau laser. Un autre type de procédé de formation de métal comprend la fusion sélective par laser (sélective laser melting, SLM) ou la fusion par faisceau d’électrons (électron beam melting, EBM), dans lequel l’énergie thermique fournie par un laser ou un faisceau d'électrons dirigé est utilisée pour fondre sélectivement (au lieu de fritter) la poudre métallique afin qu’elle fusionne à mesure qu’elle refroidit et se solidifie. On connaît également le dépôt par fusion laser (laser melting déposition, LMD) dans lequel la poudre est projetée et fondue par un faisceau laser de façon simultanée.
Le brevet DE 10 2007 018 123 décrit une méthode de prototypage rapide pour obtenir un composant de structure dans le lequel le matériau de départ est un alliage aluminium-scandium. La demande de brevet WO2016/209652 décrit un procédé pour fabriquer un aluminium à haute résistance mécanique comprenant : la préparation d'une poudre d’aluminium atomisée ayant une ou plusieurs tailles de poudre approximative désirée et une morphologie approximative ; le frittage de la poudre pour former un produit par fabrication additive ; la mise en solution ; la trempe ; et le revenu de l’aluminium fabriqué de façon additive.
La demande de brevet US20170016096 décrit un procédé de fabrication d’une pièce par fusion localisée notamment obtenue par l’exposition d’une poudre à un faisceau d’énergie de type faisceau d’électrons ou faisceau laser, la poudre étant constituée d’un alliage d’aluminium dont la teneur en cuivre est comprise entre 5 % et 6 % en masse, la teneur en magnésium étant comprise entre 2.5 % et 3.5 % en masse.
La demande de brevet EP2796229 divulgue un procédé de fabrication d’un alliage métallique d’aluminium renforcé par dispersion comprenant les étapes consistant à : obtenir, sous une forme de poudre, une composition d’alliage d’aluminium qui est susceptible d’acquérir une microstructure renforcée par dispersion ; diriger un faisceau laser à basse densité d’énergie sur une partie de la poudre ayant la composition de l'alliage ; retirer le faisceau laser de la partie de la composition d’alliage en poudre ; et refroidir la partie de la composition d’alliage en poudre à une vitesse supérieure ou égale à environ 106 °C par seconde, pour former ainsi l’alliage métallique d’aluminium renforcé par dispersion. La méthode est particulièrement adaptée pour un alliage ayant d’une composition selon la formule suivante : AICompFeaSibXc, dans laquelle X représente au moins un élément choisi dans le groupe constitué par Mn, V, Cr, Mo, W, Nb et Ta ; « a » va de 2,0 à 7,5 % en atomes ; « b » va de 0,5 à 3,0 % en atomes ; « c » va de 0,05 à 3,5 % en atomes ; et le complément est de l’aluminium et des impuretés accidentelles, à condition que le rapport [Fe+Si]/Si se situe dans la gamme d’environ 2,0:1 à 5,0:1.
La demande de brevet US2016/0138400 décrit des alliages comprenant de 3 à 12 % en poids de fer, de 0,1 à 3 % en poids de vanadium, de 0,1 à 3 % en poids de silicium et de 1, 0 à 6 % en poids de cuivre, reste aluminium et impuretés, adapté pour les techniques de fabrication additive. La publication « Characterization of Al-Fe-V-Si heat-resistant aluminum alloy components fabricated by sélective laser melting », Journal of Material Research, Vol. 30, No. 10, May 28, 2015, décrit la fabrication par fusion sélective par laser (SLM) de composants résistants à la chaleur de composition, en % en poids, AI-8.5Fe-l.3V-l.7Si.
La publication « Microstructure and mechanical properties of Al-Fe-V-Si aluminum alloy produced by électron beam melting », Materials Science&Engineering A659(2016)207-214, décrit des pièces du même alliage que dans l'article précèdent obtenues par EBM.
La demande de brevet US 2018/010216 décrit des alliages à base d'aluminium et de magnésium et contenant du zirconium, fabriqués par des procédés de solidification rapide et des pièces obtenues par fabrication additive.
Les propriétés mécaniques des pièces d’aluminium obtenues par fabrication additive dépendent de l’alliage formant le métal d’apport, et plus précisément de sa composition, des paramètres du procédé de fabrication additive ainsi que des traitements thermiques appliqués. Les inventeurs ont déterminé une composition d’alliage qui, utilisée dans un procédé de fabrication additive, permet d’obtenir des pièces aux performances mécaniques remarquables, tout en obtenant un procédé dont la productivité est avantageuse.
EXPOSE DE L'INVENTION
Un premier objet de l’invention est un procédé de fabrication d’une pièce comportant une formation de couches métalliques solides successives, superposées les unes aux autres, chaque couche décrivant un motif défini à partir d’un modèle numérique, chaque couche étant formée par le dépôt d’un métal, dit métal d’apport, le métal d’apport étant soumis à un apport d’énergie de façon à entrer en fusion et à constituer, en se solidifiant, ladite couche, dans lequel le métal d’apport prend la forme d’une poudre, dont l’exposition à un faisceau énergétique résulte en une fusion suivie d’une solidification de façon à former une couche solide, le procédé étant caractérisé en ce que le métal d’apport est un alliage d’aluminium comprenant les éléments d’alliage suivant:
- Cr, selon une fraction massique comprise entre 2 % et 10 % ;
- Zr, selon une fraction massique comprise entre 0 et 5 %, de préférence entre 0,5 et 5 %. L'addition d'une telle teneur en zirconium à un alliage contenant du chrome permet d'obtenir une pièce de dureté améliorée en diminuant notamment le risque de fissuration, ce qui est en particulier avantageux pour des pièces de fabrication additive. C’est pourquoi il est préférable que la fraction massique de chrome soit au moins 3 % et de préférence au moins 4 %. Une fraction massique maximale de chrome préférée est 8 % voire 6 %. Une fraction massique de zirconium minimale préférée est de 0,75 % et de manière préférée 1 %. Une fraction massique de zirconium maximale préférée est 3 %.
L'alliage peut également optionnellement comporter au moins un, voire au moins deux éléments ou même au moins trois éléments choisis parmi :
- Mn, selon une fraction massique comprise entre 0,06 % et 6 %, de préférence d'au plus 3% et de manière préférée d'au plus 2 % ;
- Ti, selon une fraction massique comprise entre 0,01 % et 5 %, de préférence d'au moins 0,1 %, de préférence d'au plus 3 %, préférentiellement d'au plus 2 % et de manière préférée d'au plus 1 % ;
- V, selon une fraction massique comprise entre 0,06 % et 6 %, de préférence d'au plus 3 %, préférentiellement d'au plus 2 % et de manière préférée d'au plus 1 %.
Ces éléments peuvent conduire à la formation de dispersoïdes ou de phases intermétalliques fines permettant d’augmenter la dureté du matériau obtenu. Ces éléments peuvent de plus avoir un effet bénéfique sur la stabilité thermique de l'alliage en augmentant la température et ou la durée nécessaire pour atteindre le pic de dureté.
L’alliage peut également comporter au moins un, voire au moins deux éléments ou même au moins trois éléments choisis parmi :
- Ag, selon une fraction massique comprise entre 0,06 et 1 % ;
- Li, selon une fraction massique comprise entre 0,06 et 1 % ;
- Cu, selon une fraction massique comprise entre 0,06 et 5 %, la teneur en Cu étant inférieure à la teneur en Cr et de préférence comprise entre 0,1 et 2 % ;
- Zn, selon une fraction massique comprise entre 0,06 et 1 %.
Les éléments Ag, Cu, Zn et Li peuvent agir sur la résistance du matériau par précipitation durcissante ou par leur effet sur les propriétés de la solution solide.
Optionnellement on peut ajouter au moins un élément choisi parmi Sc, Hf, W, Nb, Ta, Y, Yb, Nd, Er, Co, Ni avec une fraction massique d'au moins 0,06 % et d'au plus 5 % de préférence d'au plus 3 %, préférentiellement d'au plus 2 % et de manière préférée d'au plus 1 %, de façon à former davantage de dispersoïdes ou de phases intermétalliques fines. Cependant dans un mode de réalisation on évite l'addition de Sc, la fraction massique préférée étant alors inférieure à 0,05 % et de préférence inférieure 0,01 %.
Optionnellement on peut ajouter au moins un élément choisi parmi La, Ce ou du mischmétal, avec une fraction massique d'au moins 0,06 % et d'au plus 6 %, préférentiellement d'au plus 3 % de préférence d'au plus 2 % et de manière préférée d'au plus 1 %. Optionnellement on peut ajouter au moins un élément choisi parmi W, Mo, In, Bi, Sr, Sn, Ba, Ca, Sb, P et B, avec une fraction massique d'au moins 0,01 % et d'au plus 1 % et de préférence d'au moins 0,06 % et d'au plus 0,8 %. Cependant dans un mode de réalisation on évite l'addition de Bi, la fraction massique préférée étant alors inférieure à 0,05 % et de préférence inférieure 0,01 %.
L'alliage peut également comporter du Mg selon une fraction massique d'au moins 0,06 % et d'au plus 0,5 %. Cependant l'addition de Mg n'est pas recommandée et la teneur en Mg est de préférence maintenue inférieure à une valeur d'impureté de 0,05 % massique.
On peut ajouter volontairement à l'alliage du Fe et/ou du Si selon une fraction massique d'au moins 0,06 % et d'au plus 1 % chacun, et de préférence d'au moins 0,1 % et d'au plus 2 % chacun, et de manière préférée d'au moins 0,5 % et d'au plus 1 % chacun ce qui peut apporter un durcissement supplémentaire par la formation de dispersoïdes. La teneur de Fe et/ou Si peut également être liée dans certains cas au coût de l'alliage, il peut être en effet favorable de ne pas utiliser un métal de départ trop pur. Dans un mode de réalisation la teneur en Fe et/ou Si est maintenue inférieure ou égale à un niveau de 0,5 % et de préférence 0,2 %, ce qui permet d'utiliser un alliage moins pur sans risque d'augmenter les caractéristiques mécaniques à l'état brut de fabrication qui conduiraient à des problèmes de distorsion et/ou de fissuration de la pièce.
Le matériau comporte une fraction massique en autres éléments ou impuretés inférieure à 0,05 %, soit 500 ppm. La fraction massique cumulée des autres éléments ou impuretés est inférieure à 0,15 %. Un élément qui n'est pas sélectionné comme élément d'addition comporte une fraction massique inférieure à 0,05 %, voire moins selon la teneur préférée de cette d'addition.
Dans un mode de réalisation préféré de l'invention, l'alliage d'aluminium consiste en, en fraction massique, au moins 2 % et au plus 10 % et de préférence au moins 3 % et au plus 9 % de Cr, au moins 0,5 % et au plus 6 % et de préférence au moins 0,75 % et au plus 3 % de Zr, au moins 0,06 % et au plus 6 % et de préférence au moins 0,5 % et au plus 4 % de Mn, au plus 0,5 % de Fe et Si, autres éléments ou impuretés inférieurs à 0,05 %, la fraction massique cumulée des autres éléments ou impuretés étant inférieure à 0,15 %.
La poudre peut être obtenue par des procédés classiques d'atomisation à partir d'un alliage selon l'invention sous forme liquide ou solide ou, alternativement, la poudre peut être obtenue par mélange de poudres primaires avant l'exposition au faisceau énergétique, les différentes compositions des poudres primaires ayant une composition moyenne correspondant à la composition de l'alliage selon l'invention.
On peut également ajouter des particules infusibles préférentiellement nanométriques, par exemple des oxydes ou des particules T1B2 ou des nanoparticules de carbone, avant la préparation de la poudre par atomisation et/ou lors du dépôt de la poudre et/ou lors du mélange des poudres primaires. Cependant dans un mode de réalisation de l'invention, on n'ajoute pas de particules infusibles.
Selon un mode de réalisation, le procédé comporte, suite à la formation des couches :
- un traitement thermique typiquement à une température d'au moins 100°C et d'au plus 550°C et de préférence supérieure à 300°C ou préférentiellement supérieure à 350°C
- et/ou une compression isostatique à chaud ou CIC.
Le traitement thermique peut notamment permettre un détensionnement des contraintes résiduelles et/ou une précipitation supplémentaire de phases durcissantes.
Le traitement CIC permet notamment d'améliorer les propriétés d'allongement et les propriétés en fatigue. La compression isostatique à chaud peut être réalisée avant, après ou à la place du traitement thermique.
Avantageusement, la compression isostatique à chaud est réalisée à une température comprise entre 250°C et 550°C et de préférence entre 300°C et 500°C, ou préférentiellement supérieure à 350°C, à une pression comprise entre 500 et 3000 bars et pendant une durée comprise entre 0,5 et 10 heures.
Le traitement thermique et/ou la compression isostatique à chaud permet en particulier d'augmenter la dureté du produit obtenu.
Selon un autre mode de réalisation adapté aux alliages à durcissement structural, on peut réaliser une mise en solution suivie d'une trempe et d'un revenu de la pièce formée et/ou une compression isostatique à chaud. La compression isostatique à chaud peut dans ce cas avantageusement se substituer à la mise en solution. Cependant le procédé selon l'invention est avantageux car il ne nécessite de préférence pas de traitement de mise en solution suivi de trempe. La mise en solution peut avoir un effet néfaste sur la résistance mécanique dans certains cas en participant à un grossissement des dispersoïdes ou des phases intermétalliques fines. Selon un mode de réalisation, le procédé selon la présente invention comporte en outre optionnellement un traitement d'usinage, et/ou un traitement de surface chimique, électrochimique ou mécanique, et/ou une tribofinition. Ces traitements peuvent être réalisés notamment pour réduire la rugosité et/ou améliorer la résistance à la corrosion et/ou améliorer la résistance à l'initiation de fissures en fatigue.
Optionnellement, il est possible de réaliser une déformation mécanique de la pièce à un stade du procédé de fabrication, par exemple après la fabrication additive et/ou avant le traitement thermique.
Un deuxième objet de l’invention est une pièce métallique, obtenue après application d’un procédé selon le premier objet de l’invention.
D’autres avantages et caractéristiques ressortiront plus clairement de la description qui va suivre et des exemples non limitatifs, et représentés sur les figures listées ci-dessous.
Encore un autre objet de l'invention est un procédé de fabrication d’une pièce comportant une formation de couches métalliques solides successives, superposées les unes aux autres, pour former une pièce brute, chaque couche décrivant un motif défini à partir d’un modèle numérique, chaque couche étant formée par le dépôt d’un métal, dit métal d’apport, le métal d’apport étant soumis à un apport d’énergie de façon à entrer en fusion et à constituer, en se solidifiant, ladite couche, dans lequel le métal d’apport prend la forme d’une poudre, dont l’exposition à un faisceau énergétique résulte en une fusion suivie d’une solidification de façon à former une couche solide, le métal d’apport étant un alliage d’aluminium ayant une teneur en Mg inférieure à 0.5 % en poids, le procédé étant caractérisé en ce que la pièce brute a préférentiellement une dureté Knoop comprise entre 100 HK et 200 HK et en ce que la pièce brute est ensuite traitée thermiquement et/ou subit une compression isostatique à chaud à une température supérieure à 350°C de façon à augmenter sa dureté Knoop d'au moins 20 HK. Dans ce mode de réalisation l'alliage a de préférence une composition selon le premier objet de l'invention.
FIGURES
[Fig. 1] La figure 1 est un schéma illustrant un procédé de fabrication additive de type fusion sélective par laser (SLM), ou EBM
DESCRIPTION DETAILLEE de L'INVENTION
Dans la description, sauf indication contraire :
- la désignation des alliages d’aluminium est conforme à la nomenclature établie par The Aluminum Association ;
- les teneurs en éléments chimiques sont désignées en % et représentent des fractions massiques ; - les duretés sont évaluées par la méthode Knoop pour une charge de 0,01 kg (10 g), on indique indifféremment dureté Knoop 0,01 ou dureté Knoop.
La figure 1 décrit de façon générale un mode de réalisation, dans lequel le procédé de fabrication additive selon l'invention est mis en oeuvre. Selon ce procédé, le matériau d’apport 25 se présente sous la forme d’une poudre en alliage selon l'invention. Une source d’énergie, par exemple une source laser ou une source d'électrons 31, émet un faisceau d'énergie par exemple un faisceau laser ou un faisceau d'électrons 32. La source d'énergie est couplée au matériau d’apport par un système optique ou de lentilles électromagnétiques 33, le mouvement du faisceau pouvant ainsi être déterminé en fonction d’un modèle numérique M. Le faisceau d'énergie 32 suit un mouvement selon le plan longitudinal XY, décrivant un motif dépendant du modèle numérique. La poudre 25 est déposée sur un support 10. L’interaction du faisceau d'énergie 32 avec la poudre 25 engendre une fusion sélective de cette dernière, suivie d’une solidification, résultant en la formation d’une couche 20i...20n. Lorsqu'une couche a été formée, elle est recouverte de poudre 25 du métal d'apport et une autre couche est formée, superposée à la couche préalablement réalisée. L'épaisseur de la poudre formant une couche peut par exemple être comprise entre 10 et 100 pm. Ce mode de fabrication additive est typiquement connu sous le nom de fusion sélective par laser (sélective laser melting, SLM) quand le faisceau d'énergie est un faisceau laser, le procédé étant avantageusement exécuté à pression atmosphérique, et sous le nom de fusion par faisceau d'électrons (électron beam melting EBM) quand le faisceau d'énergie est un faisceau d'électrons, le procédé étant avantageusement exécuté sous pression réduite, typiquement inférieure à 0,01 bar et de préférence inférieure à 0,1 mbar.
De préférence, en particulier dans le cas où la fusion sélective par laser est utilisée, on utilise un plateau chauffé pour améliorer la processabilité et éviter la fissuration. Le chauffage du plateau peut être réalisé de préférence à une température de 50 à 300°C, plus préférentiellement de 100 à 250°C.
Dans un autre mode de réalisation, la couche est obtenue par frittage sélectif par laser (sélective laser sintering, SLS ou direct métal laser sintering, DMLS), la couche de poudre d'alliage selon l'invention étant frittée sélectivement selon le modèle numérique avec de l’énergie thermique fournie par un faisceau laser.
Dans encore un autre mode de réalisation non décrit par la figure 1, la poudre est projetée et fondue par un faisceau généralement laser de façon simultanée. Ce procédé est connu sous le nom de dépôt par fusion laser (laser melting déposition). Des procédés connus notamment sous les noms dépôt direct d'énergie (Direct Energy Déposition, DED), Dépôt direct de métal (Direct Métal Déposition, DMD), Dépôt direct par laser (Direct Laser Déposition, DLD), Technologie de dépôt par Laser (Laser Déposition Technology, LDT), Dépôt de métal par laser (Laser Métal Déposition, LMD), Ingénierie de formes nettes par laser (Laser Engineering Net Shaping, LENS), Technologie de plaquage par laser (Laser Cladding Technology, LCT), Technologie de fabrication de formes libres par laser (Laser Freeform Manufacturing Technology, LFMT).
Dans un mode de réalisation le procédé selon l'invention est utilisé pour la réalisation d'une pièce hybride comprenant une partie obtenue par des procédés classiques de laminage et/ou de filage et/ou de moulage et/ou de forgeage optionnellement suivi d'usinage et une partie solidaire obtenue par fabrication additive. Ce mode de réalisation peut également convenir pour la réparation de pièces obtenues par les procédés classiques.
On peut également dans un mode de réalisation de l'invention utiliser le procédé selon l'invention pour la réparation de pièces obtenues par fabrication additive.
A l'issue de la formation des couches successives on obtient une pièce brute ou pièce à l'état brut de fabrication.
Les pièces métalliques obtenues par le procédé selon l'invention sont particulièrement avantageuses car elles présentent des surfaces lisses, ne présentent pas de fissuration à chaud, ont une dureté qui n'est pas trop élevée à l'état brut de fabrication mais qui peut augmenter de façon importante par un traitement thermique. Avantageusement, la dureté à l'état brut de fabrication est inférieure à la dureté après traitement thermique et/ou compression isostatique à chaud, l'écart de dureté Knoop étant d'au moins 10 HK, de préférence d'au moins 20 HK, de manière préférée d'au moins 30 HK et préférentiellement d'au moins 40 HK. Ainsi contrairement aux alliages selon l'art antérieur tels que l'alliage 8009, la dureté Knoop à l'état brut de fabrication est de préférence inférieure à 300 HK et avantageusement inférieure à 200 HK, et de manière préférée inférieure à 150 HK. Avantageusement la dureté Knoop à l'état brut de fabrication est au moins 50 HK, avantageusement au moins 80 HK, et de manière préférée au moins 90 HK. Dans un mode de réalisation de l'invention la dureté Knoop à l'état brut de fabrication est comprise entre 100 HK et 200 HK. De manière préférée, les pièces métalliques selon l'invention sont caractérisées, après un traitement thermique d'au moins 100°C et d'au plus 550°C et/ou une compression isostatique à chaud, par une dureté Knoop 0,01 d'au moins 100 HK et de préférence d'au moins 120 HK ou même d'au moins 140 HK et préférentiellement d'au moins 150 HK et par l'absence de fissuration à chaud. Le présent inventeur a constaté qu' un procédé de fabrication d’une pièce comportant une formation de couches métalliques solides successives, superposées les unes aux autres, pour former une pièce brute, chaque couche décrivant un motif défini à partir d’un modèle numérique, chaque couche étant formée par le dépôt d’un métal, dit métal d’apport, le métal d’apport étant soumis à un apport d’énergie de façon à entrer en fusion et à constituer, en se solidifiant, ladite couche, dans lequel le métal d’apport prend la forme d’une poudre, dont l’exposition à un faisceau énergétique résulte en une fusion suivie d’une solidification de façon à former une couche solide, le métal d’apport étant un alliage d’aluminium tel que décrit ci- avant ayant une teneur en Mg inférieure à 0.5 % en poids, le procédé étant caractérisé en ce que la pièce brute a préférentiellement une dureté Knoop comprise entre 100 HK et 200 HK et en ce qu'elle est ensuite traitée thermiquement et/ou subit une compression isostatique à chaud à une température supérieure à 350°C de façon à augmenter sa dureté Knoop d'au moins 20 HK est particulièrement avantageux.
L'invention sera décrite plus en détails dans l'exemple ci-après.
L’invention n’est pas limitée aux modes de réalisation décrits dans la description ci-avant ou dans les exemples ci-après, et peut varier largement dans le cadre de l’invention telle que définie par les revendications jointes à la présente description.
EXEMPLE
Exemple 1
Dans cet exemple on a évalué les propriétés de différents alliages dans une machine de fusion sélective par laser (SLM).
Des disques en alliage 8009 ou AS7G06 ou en alliage selon l'invention, d'épaisseur 5 mm et de diamètre 27 mm, ont été préparés à partir de petits lingots. Les disques ont été placés dans une machine de fusion sélective par laser (SLM) et des balayages de la surface avec un laser ont été effectués avec la même stratégie de balayage et des conditions de procédé représentatives de celles utilisées pour le procédé de fusion sélective par laser (SLM). Le présent inventeur a en effet constaté qu'il était possible de cette manière d'évaluer l'aptitude des alliages au procédé de fusion sélective par laser (SLM) et notamment la qualité de surface et la sensibilité à la fissuration à chaud.
La composition des alliages utilisés est donnée dans le tableau 1 ci-après.
[Tableau 1]
Figure imgf000012_0001
Figure imgf000013_0001
* valeurs nominales
Dans les essais qui suivent, la source laser avait une puissance de 200 W, la largeur d'un passage de laser était 100 pm, avec un recouvrement entre deux passages successifs, la température de fabrication était 200°C. La vitesse de balayage était 900 mm/s. On a utilisé une machine de fusion sélective par laser (SLM) Phénix Systems PM100.
La qualité de surface a été évaluée qualitativement selon l'échelle suivante, la cotation 1 étant la plus favorable.
1 : surface très lisse sans défauts de surface
2 : surface lisse sans défauts de surface
3 : surface rugueuse sans défauts de surface
4 : surface très rugueuse avec défauts de surface.
La sensibilité aux fissures à chaud a été évaluée sur des coupes transversales des zones traitées selon l'échelle suivante, la cotation 1 étant la plus favorable.
1 : absence de microfissures
2 : présence de microfissures de moins de 50 pm
3 : présence de microfissures de plus de 50 pm.
La dureté a été mesurée selon l'échelle Knoop avec une charge de lOgr après traitement laser et après un traitement thermique supplémentaire à 400°C, permettant notamment d'évaluer l'aptitude de l'alliage au durcissement lors d'un traitement thermique et l'effet d'un éventuel traitement HIP sur les propriétés mécaniques.
Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau 2 ci-après.
[Tableau 2]
Figure imgf000013_0002
L'alliage selon l'invention est particulièrement avantageux car il permet d'obtenir une surface lisse, sans fissuration à chaud et avec une dureté élevée après traitement à 400°C.
Exemple 2 Un alliage selon la présente invention ayant la composition telle que présentée dans le tableau 3 ci-après, en pourcentages massiques a été préparé.
[Tableau 3]
Figure imgf000014_0001
5 kg de poudre de l'alliage ont été atomisés avec succès à l'aide d'un atomiseur VIGA (Vacuum
Inert Gas Atomization). La poudre a été utilisée avec succès dans une machine de fusion sélective par laser de modèle FormUp 350 pour la réalisation d'ébauches d'éprouvettes de traction. Les essais ont été réalisés avec les paramètres suivants : épaisseur de couche : 60pm, puissance du laser : 370W-390W, chauffage du plateau : 200°C, écart vecteur : 0.11-0.13, vitesse du laser : 1000-1400 mm/s.
Les ébauches étaient cylindriques avec une hauteur de 45 mm et un diamètre de 11 mm pour les essais de traction dans la direction de fabrication (direction Z), et des blocs parallélépipédiques 12 X 45 X 45 mm3 pour les essais dans la direction XY (perpendiculaire à la direction de fabrication). Après fabrication par fusion sélective par laser (SLM), les ébauches ont subi un traitement thermique de détente de 2h à 300°C. Certaines ébauches ont été testées à l'état brut de détente et d'autres ébauches ont subi un traitement supplémentaire de lh ou 4h à 400°C (recuit de durcissement).
Des éprouvettes cylindriques ont été usinées à partir des ébauches décrites ci-avant. Des essais de traction ont été réalisés à température ambiante en suivant le normes NF EN ISO 6892-1 (2009-10) et l'ASTM E8-E8M-13a (2013).
[Tableau 4]
Figure imgf000014_0002
Le traitement thermique conduit à une augmentation significative de la résistance mécanique par rapport à l'état brut, associé à une baisse de l'allongement. L'alliage selon la présente invention permet donc de s'affranchir d'un traitement thermique conventionnel de type mise en solution / trempe.

Claims

REVENDICATIONS
1. Procédé de fabrication d'une pièce comportant une formation de couches métalliques solides successives (20i...20n), superposées les unes aux autres, chaque couche décrivant un motif défini à partir d'un modèle numérique (M), chaque couche étant formée par le dépôt d'un métal (25), dit métal d'apport, le métal d'apport étant soumis à un apport d'énergie de façon à entrer en fusion et à constituer, en se solidifiant, ladite couche, dans lequel le métal d'apport prend la forme d'une poudre (25), dont l'exposition à un faisceau énergétique (32) résulte en une fusion suivie d'une solidification de façon à former une couche solide (20i...20n), le procédé étant caractérisé en ce que le métal d'apport (25) est un alliage d'aluminium comprenant au moins les éléments d'alliage suivant :
- Cr, selon une fraction massique comprise entre 2 % et 10 % ;
- Zr, selon une fraction massique comprise entre 0 et 5 %, de préférence entre 0,5 et 5 %.
2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel l'alliage d'aluminium comporte au moins un des éléments suivants :
- Mn, selon une fraction massique comprise entre 0,06 % et 6 % de préférence d'au plus 3 % et de manière préférée d'au plus 2 % ;
- Ti, selon une fraction massique comprise entre 0,01 % et 5 %, de préférence d'au moins 0,1 %, de préférence d'au plus 3 %, préférentiellement d'au plus 2 % et de manière préférée d'au plus 1 % ;
- V, selon une fraction massique comprise entre 0,06 % et 6 %, de préférence d'au plus 3 %, préférentiellement d'au plus 2 % et de manière préférée d'au plus 1 %.
3. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’alliage d’aluminium comporte au moins un des éléments suivants :
- Ag, selon une fraction massique comprise entre 0,06 et 1 % ;
- Li, selon une fraction massique comprise entre 0,06 et 1 % ;
- Cu, selon une fraction massique comprise entre 0,06 et 5 % la teneur en Cu étant inférieure à la teneur en Cr et de préférence comprise entre 0,1 et 1 % ;
- Zn, selon une fraction massique comprise entre 0,06 et 1 %.
4. Procédé selon l'une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l'alliage d'aluminium comporte également au moins un des éléments suivants
Sc, Hf, W, Nb, Ta, Y, Yb, Nd, Er, Co, Ni avec une fraction massique d'au moins 0,06 % et d'au plus 5 % de préférence d'au plus 3 %, préférentiellement d'au plus 2 % et de manière préférée d'au plus 1 %, de façon à former davantage de dispersoïdes ou de phases intermétalliques fines.
5. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’alliage d’aluminium comporte également au moins un des éléments suivants
La, Ce ou du mischmétal, avec une fraction massique d'au moins 0,06 % et d'au plus 6 %, préférentiellement d'au plus 3 % de préférence d'au plus 2 % et de manière préférée d'au plus 1 %.
6. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’alliage d’aluminium comporte également au moins un des éléments suivants
W, Mo, In, Bi, Sr, Sn, Ba, Ca, Sb, P et B, avec une fraction massique d'au moins 0,01 % et d'au plus 1 % et de préférence d'au moins 0,06 % et d'au plus 0,8 %.
7. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’alliage d’aluminium comporte également l'élément Mg selon une fraction massique d'au moins 0,06 % et d'au plus 0,5 %.
8. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, dans lequel l’alliage d’aluminium comporte également du Fe et/ou du Si selon une fraction massique d'au moins 0,06 % et d'au plus 1 % chacun, et de préférence d'au moins 0,1 % et d'au plus 2 % chacun, et de manière préférée d'au moins 0,5 % et d'au plus 1 % chacun.
9. Procédé selon l’une quelconque des revendications précédentes, comportant, suite à la formation des couches (20i...20n),
- un traitement thermique typiquement à une température d'au moins 100°C et d'au plus 550°C,
- et/ou une compression isostatique à chaud.
10. Procédé selon la revendication 9 dans lequel la dureté à l'état brut de fabrication est inférieure à la dureté après traitement thermique et/ou compression isostatique à chaud, l'écart de dureté Knoop étant d'au moins 10 HK.
11. Pièce métallique obtenue par un procédé objet de l’une quelconque des revendications précédentes.
12. Pièce métallique selon la revendication 11 caractérisée, après un traitement thermique d'au moins 100°C et d'au plus 550°C et/ou une compression isostatique à chaud, par une dureté Knoop 0,01 d'au moins 100 HK et de préférence d'au moins 120 HK ou même d'au moins 140 HK et par l'absence de fissuration à chaud.
13. Procédé de fabrication d’une pièce comportant une formation de couches métalliques solides successives, superposées les unes aux autres, pour former une pièce brute, chaque couche décrivant un motif défini à partir d’un modèle numérique, chaque couche étant formée par le dépôt d’un métal, dit métal d’apport, le métal d’apport étant soumis à un apport d’énergie de façon à entrer en fusion et à constituer, en se solidifiant, ladite couche, dans lequel le métal d’apport prend la forme d’une poudre, dont l’exposition à un faisceau énergétique résulte en une fusion suivie d’une solidification de façon à former une couche solide, le métal d’apport étant un alliage d’aluminium tel que décrit dans l'une des revendications 1 à 8 ayant une teneur en Mg inférieure à 0.5 % en poids, le procédé étant caractérisé en ce que la pièce brute a préférentiellement une dureté Knoop comprise entre 100 HK et 200 HK et en ce que elle est ensuite traitée thermiquement et/ou subit une compression isostatique à chaud à une température supérieure à 350°C de façon à augmenter sa dureté Knoop d'au moins 20 HK.
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