由至少一種元素金屬粉末制造零件的方法
【專利說明】
[0001] 交叉引用
[0002] 本申請要求于2013年10月22日提交的未決美國臨時專利申請第61/894, 205號 的權益。
技術領域
[0003] 本發(fā)明涉及由至少一種元素金屬粉末制造零件的方法。
【背景技術】
[0004] 已知從元素金屬粉末制造的零件。然而，該零件的制造昂貴并且耗時。

【發(fā)明內容】

[0005] 因此，從至少一種元素金屬粉末制造零件、旨在解決上述所指出的關注問題的方 法具有實用性。
[0006] 本公開的一種實施例涉及一種從至少一種元素金屬粉末制造零件的方法，且該零 件具有近凈成形形狀（near-netshape)、零件體積、以及零件密度。該方法包括提供具有燒 結密度的燒結預成型件并且使一部分從燒結預成型件分離。該部分具有超過該零件體積的 部分體積和不同于該零件的近凈成形形狀的部分形狀。該方法還包括在熱循環(huán)壓力下在熱 循環(huán)時間段內使該部分熱循環(huán)（thermalcycling)，同時使該部分超塑變形，從而形成具有 近凈成形形狀和零件密度的零件。
【附圖說明】
[0007] -般而言，現(xiàn)將參考未按一定比例繪制的附圖來描述本公開的實施例，其中，貫穿 幾幅示圖，類似參考標號指示相同或者相似的零件，其中：
[0008] 圖1是飛機生廣和保養(yǎng)方法的流程圖；
[0009] 圖2是飛機的框圖；
[0010] 圖3是根據(jù)本公開的一方面從至少一種元素金屬粉末制造零件的方法的流程圖；
[0011] 圖4是根據(jù)本公開的一方面的用于從至少一種元素金屬粉末制造近凈成形零件 的裝置的一種實施例的截面圖；
[0012] 圖5是根據(jù)本公開的一方面的用于從至少一種元素金屬粉末制造近凈成形零件 的系統(tǒng)的一種實施例的框圖；
[0013] 圖6是根據(jù)本公開的一方面的近凈成形零件的一種實施例的立體圖；
[0014] 圖7A是根據(jù)本公開的一方面的燒結預成型件的一種實施例的立視圖；以及
[0015] 圖7B是圖7A中所示的燒結預成型件的一部分從自身分離的燒結預成型件的立視 圖。
[0016]在上述提及的框圖中，連接各種元件和/或部件的實線可表示機械耦接 (coupling)、電稱接、液力稱接、光學稱接、電磁稱接、以及其他稱接和/或其組合。如在此 使用的，"耦接"指直接以及間接相關聯(lián)。例如，元件A可與元件B直接相關聯(lián)、或者例如經(jīng) 由零件元件C與元件B間接相關聯(lián)。還可存在不同于框圖中所描述的耦接。連接各種元件 和/或部件的虛線（如有）表示類似于由實線所表示的各種元件和/或部件的功能和目的 的耦接；然而，有虛線表示的耦接是選擇性地設置的，或者由虛線表示的耦接涉及本公開可 替代性的或者可選的各個方面。同樣，以虛線表示的任何元件和/或部件指示本公開的可 替代的或者可選的各個方面。以虛線表示周圍環(huán)境要素（如有）。
[0017] 在上述提及的流程圖中，框圖可表示其各種操作和/或各個部分。而且，連接各個 框圖的并不意味著其各種操作或者各個部分之間的任何具體順序或者從屬關系。
【具體實施方式】
[0018] 在下列描述中，為了徹底理解所提出的構思，規(guī)定了無數(shù)種具體細節(jié)。在沒有某些 或者全部具體細節(jié)的情況下，也可實現(xiàn)所提出的構思。在其他情況下，為了不使所描述的構 思變得不必要的模糊，未對非常熟知的工藝進行描述。盡管將結合具體實施例對一些構思 進行描述，然而，應當理解的是，這些實施例不旨在受限制。
[0019] 在圖1中所示的保養(yǎng)方法100和圖2中所示的飛機102的飛機制造的上下文中描 述了本公開的實施例。在預生產過程中，示出性的方法100可包括飛機102的規(guī)格和設計 104以及材料采購106。在生產過程中，進行飛機的部件和子組件制造108以及系統(tǒng)集成 110。之后，飛機102可經(jīng)過認證和交付112以投入運行114。在為客戶提供服務過程中，安 排飛機102進行例行維護和保養(yǎng)116 (其還可包括改造、重新配置、翻新等）。
[0020] 通過系統(tǒng)集成商、第三方、和/或運營商（例如，客戶）可執(zhí)行或者完成示出性方 法100的各個工藝。為便于描述，系統(tǒng)集成商可包括，但不限于任意數(shù)目的飛機制造商和主 系統(tǒng)分包商；第三方可包括，但不限于任意數(shù)目的承包商、分包商以及供應商；并且運營商 可以是航空公司、租賃公司、軍事企業(yè)、服務組織等。
[0021] 如圖2所示，通過示出性方法100所生產的飛機102可包括具有多個高級系統(tǒng)120 和內部122的機身118。高級系統(tǒng)120的實施例包括推進系統(tǒng)124、電氣系統(tǒng)126、液壓系統(tǒng) 128、以及環(huán)境系統(tǒng)130中的一種或者多種。可包括任意數(shù)目的其他系統(tǒng)。盡管示出了航天 實施例，然而，可將本公開的原理應用于諸如汽車行業(yè)等其他行業(yè)。
[0022] 在制造和保養(yǎng)方法100的任意一個或者多個階段可采用本公開中所示或者所描 述的裝置和方法。例如，在飛機102投入運行時，可以類似于生產部件或者子組件的方式裝 配或者制造對應于部件和子組件制造108的部件或者子組件。此外，例如，通過充分加快飛 機102的組裝或者降低飛機102的成本，在生產狀態(tài)108和110過程中可利用裝置、方法、 或者其組合的一個或者多個方面。同樣，例如但不限于在飛機102投入運行時，例如，維護 和保養(yǎng)116,可利用一種或者多種裝置或者其實現(xiàn)方法、或者其組合。
[0023] 參考圖2和圖4,例如，與飛機102相關的零件（諸如，零件14)可利用不同的設備 由各種材料制成。在一種實施例中，零件14可至少部分地由鈦制成。在另一實施例中，零 件14可由鈦、鋁以及釩的組合制成，更具體地，Ti-6A1-4V。
[0024] 參考圖3,本公開的一種實施例涉及一種從至少一種元素金屬粉末制造零件14的 方法（見圖4)。零件14具有近凈成形形狀、零件體積、以及零件密度。繼續(xù)參考圖3并且 還參考圖7A和圖7B，該方法包括提供具有燒結密度的燒結預成型件134(圖3中的框300) 并且使部分134A從燒結預成型件134分離（圖3中的框400)。部分134A具有超過零件體 積的部分體積和不同于零件14的近凈成形形狀的部分形狀。該方法還包括在熱循環(huán)壓力 下在熱循環(huán)時間段內使部分134A熱循環(huán)，同時使部分134A超塑變形，從而形成具有近凈成 形形狀和零件密度的零件14(圖3中的框500)。
[0025] 就本公開的可包括任一前述和/或下列實施例和方面的主題的至少一部分的一 方面而言，通過在恒定溫度下使冷壓預成型件燒結一定的燒結時間段形成燒結預成型件 134 (見圖7A)。就本公開的可包括任一前述和/或下列實施例和方面的主題的至少一部分 一方面而言，恒定溫度為從約1900華氏度至約2500華氏度。就本公開的可包括任一前述 和/或下列實施例和方面的主題的至少一部分的一方面而言，燒結時間段為從約2個小時 至約20個小時。
[0026] 就本公開的可包括任一前述和/或下列實施例和方面的主題的至少一部分的一 方面而言，冷壓預成型件具有冷壓（cold-compacted)密度，并且通過在冷壓溫度和冷壓壓 力下對至少一種元素金屬粉末進行冷壓一定的冷壓時間段而形成?？梢愿鞣N方式并且使用 不同設備實現(xiàn)冷壓。例如，冷壓可包括冷等靜（isostatic)壓。就本公開的可包括任一前 述和/或下列實施例和方面的主題的至少一部分的一方面而言，冷壓密度為與零件14相關 的理論上的完全密度的約50%至約85%。如在此使用的，如果零件中沒有任