阅读说明：本技术 用于沉淀硬化的超合金粉末材料的增材制造技术 (Additive manufacturing techniques for precipitation hardened superalloy powder materials ) 是由 D.L.内斯特连科 M.V.梁赞诺夫 D.Y.萨莱夫 于 2017-06-30 设计创作，主要内容包括：展现了一种增材制造技术。在具有或者没有定位在构建平台中的工件的情况下,粉末材料的第一层被散布在构建平台上。构建平台在增材制造设备的部件构建模块中。粉末材料是沉淀硬化的超合金,诸如镍基超合金,例如,γ’相的体积百分比等于或大于45体积百分比的镍基超合金。第一层形成由在构建平台上的粉末材料形成的粉末床的至少一部分。第一层的粉末材料被加热至在沉淀硬化的超合金的液相线温度的百分之65和百分之70之间的温度。在上述预热之后,通过使用能量束布置选择性扫描第一层的表面的部分,以熔化或烧结选择性扫描的部分。(An additive manufacturing technique is presented. A first layer of powder material is spread over the build platform, with or without a workpiece positioned in the build platform. The build platform is in a component build module of an additive manufacturing apparatus. The powder material is a precipitation hardened superalloy, such as a nickel-based superalloy, for example, having a volume percent of gamma prime phase equal to or greater than 45 volume percent. The first layer forms at least a portion of a powder bed formed from powder material on the build platform. The powder material of the first layer is heated to a temperature between 65 percent and 70 percent of the liquidus temperature of the precipitation hardened superalloy. After the above preheating, portions of the surface of the first layer are selectively scanned by using the energy beam arrangement to melt or sinter the selectively scanned portions.)

用于沉淀硬化的超合金粉末材料的增材制造技术

技术领域

本发明涉及增材制造（AM），且特别地涉及用于沉淀硬化的超合金的增材制造的方法。

背景技术

近来，增材制造技术正被广泛用于高端工业零件和医疗植入物的制造。AM技术使得能够快速制造和/或维修零件并且实现复杂设计的制作。

增材制造（AM），也称为增层制造（ALM）、3D打印、快速原型制作或自由成型制造，是将增加的材料（即塑料、金属或陶瓷）联结以由3D模型数据制作对象的一组过程，对象通常被一层又一层地构建。

增材制造（AM）是一种相对新的固结过程，其能够逐层生产功能复杂的部件，而无需模具或压模。该过程使用强大的热源（诸如激光束）来熔化受控量的增加的材料，例如形式为粉末的金属或合金，然后其首先沉积在构建平台或预制工件的表面上。然后在每个在先层或先前形成的层上构建随后的层。与常规的机械加工过程相反，该计算机辅助制造（CAM）技术通过将材料逐层增加到工件上而不是如在机械加工中进行的那样通过将其移除来构建完整的功能部件，或者替代地在现有零件上（即在工件上）构建特征件。

增材制造经常开始于将待制造的部件的三维表示（例如CAD模型）切成非常薄的层，由此创建每一层的二维图像。如上文所述，待制造的部件能够是待构建在工件上的部件，例如，在维修碎裂的涡轮机叶片期间，碎裂的涡轮机叶片是工件，并且形成为填充或改造碎裂的部件的补片（patch）是在工件上构建的部件。工件被定位在构建平台上。为了形成每一层，流行的激光增材制造技术（诸如选择性激光熔化（SLM）和选择性激光烧结（SLS））涉及在工件的表面上以及在构建平台上方的邻接水平表面中机械地预先放置精确厚度的粉末材料的薄层。这种预先放置通过使用机械擦拭器或通过粉末散布机构扫掠或散布粉末的均匀层或将层刮平来实现，在此之后，能量束（诸如激光）根据用于相应层的固体材料的二维图案而被跨粉末层标引（index）。在完成针对相应层的标引操作之后，降低构建平台，且因此降低被沉积材料的水平平面，并且重复该过程，直到根据需要将三维部件完全构建在工件上为止。为了保护细金属颗粒的薄层免受污染物和湿气吸收的影响，通常在惰性气体（诸如氩气）的气氛下执行操作。

替代地，当从一开始就制造部件时，不需要将工件预先放置在构建平台上。通过散布在构建平台上的粉末材料的层中的一个（通常为第一层）中的增材制造过程来制造部件的第一层。通过如上文所述的增材制造过程在部件的第一层的顶部上制造部件的随后层。

如今，AM过程已广泛用于航空航天和能源行业、医疗应用、珠宝等中。选择性激光熔化（SLM）和选择性激光烧结（SLS）以及直接金属激光烧结（DMLS）、直接金属激光熔化（DMLM）是这样的AM过程：该AM过程使用形式为高功率激光束的能量通过将薄粉末层的细颗粒融合或者烧结（在SLS的情况中）在一起来创建三维金属部件。

期望通过AM技术构建的许多部件都需要用是沉淀硬化的超合金的粉末材料来构建。沉淀硬化，也称为沉淀强化或时效硬化，是一种众所周知的热处理技术，其用于增加可延展材料的屈服强度。沉淀硬化有利地用于增加许多结构合金的屈服强度，该结构合金例如为铝、镁、镍、钛以及一些钢和不锈钢的合金。使用沉淀硬化的一个具体示例是诸如镍基合金（Ni基合金）的超合金的处理，由于其出色的机械性能和在高温下的耐腐蚀性/抗氧化性，镍基合金被广泛用于内燃机和燃气涡轮机的高负荷零件。在制造和/或维修这种零件时经常需要增材制造过程或技术。

这种沉淀硬化或沉淀强化的材料或合金的出众机械性能归因于在沉淀硬化或沉淀强化材料或合金中由于沉淀硬化而形成的第二相沉淀物的存在，例如在Ni基超合金中的有助于材料的沉淀强化的gamma prime（γ'）相的存在。在沉淀硬化材料或合金中的γ'相的数量越高，机械强度越高。

然而，在增材制造过程期间，特别是当激光束扫描沉淀硬化的超合金粉末材料从而导致粉末材料的烧结或熔化以及随后的凝固时，包括相对较高含量的第二相沉淀物（诸如Ni基超合金中的γ′相）的这种沉淀硬化的材料或超合金易于开裂。在AM技术期间，高度局部化的热量输入（例如，激光或电子束）导致沉淀硬化的超合金粉末材料的快速熔化和凝固，从而导致沉淀硬化的超合金材料中的非常大的热梯度和凝固速率。这些热梯度引起高残余应力，或因此在AM制造的部件内形成宏观/微观裂纹，特别是当涉及具有高γ'相分数的沉淀硬化的Ni基超合金时。当使用沉淀硬化的超合金粉末材料时，在AM过程期间的裂纹的形成对AM过程的普遍使用施加了严重的限制。作为结果，这种沉淀硬化的材料或超合金难以通过增材制造技术制造。

因此，需要一种用于在具有工件或者没有工件的情况下使用沉淀硬化的超合金粉末材料制作或制造部件的AM技术，特别是AM方法。

发明内容

因此，本发明的目的是提供一种增材制造技术，特别是用于在具有工件或者没有工件的情况下使用沉淀硬化的超合金粉末材料制造部件的增材制造方法。

上述目的通过根据本技术的权利要求1所述的增材制造方法以及根据本技术的权利要求7所述的增材制造方法来实现。在从属权利要求中提供了本技术的有利实施例。

在本技术的第一方面中，展现了一种增材制造方法。在下文中也称为AM方法或简称为方法的该增材制造方法中，粉末材料的第一层被散布在构建平台上。构建平台在增材制造设备的部件构建模块中。粉末材料是沉淀硬化的超合金，诸如镍基超合金，例如，γ'相的体积百分比等于或大于45体积百分比的镍基超合金。第一层形成由在构建平台上的粉末材料形成的粉末床的至少一部分。如此散布在构建平台上的第一层的粉末材料被加热，使得第一层的粉末材料的温度在沉淀硬化的超合金的液相线温度的百分之65和百分之70之间。上述加热第一层的步骤在下文中也称为预热。最终，在该方法中，通过使用能量束布置来选择性扫描第一层的表面的部分，以熔化或烧结选择性扫描的部分。因此，在本技术中，第一层，即应当被选择性扫描以熔化或烧结该层的选择性扫描的部分的层，在被选择性扫描并因此被熔化或烧结之前被预热，即加热。

液相线温度规定了沉淀硬化的超合金被完全熔化的最低温度。

第一层（即，随后应当被选择性扫描以熔化或烧结该层的选择性扫描的部分的层，或者在被选择性扫描之前暴露在粉末床表面处的层）在上述温度范围（即，在沉淀硬化的超合金的液相线温度的百分之65和百分之70之间）内的预热在与常规已知的没有暴露粉末床层的预热的增材制造过程相比较时，使增材制造部件中的诱导残余应力（最大值）减少到大约1/5至1/10。另一方面，将层预热至沉淀硬化的超合金的液相线温度的百分之70以上的值导致所计算的最大残余应力中缓慢得多的改变，且增加了通过增材制造过程制造的部件在增材制造过程期间液化开裂的风险。因此，层在被选择性扫描之前的加热的温度范围（即，沉淀硬化的超合金的液相线温度的百分之65至百分之70的预热温度范围）在增材制造过程期间导致残余拉伸应力的水平的显著降低，并且还减少了的不期望的局部液化的风险。另外，建议的预热温度减轻了粉末材料在预热粉末床中的烧结的风险，烧结将导致所生产的物件的不期望高表面粗糙度和不精确的几何形状。已知随着温度在范围T＞0.7T_m中升高，金属粉末的烧结会增强，其中，T_m是材料的熔化（液相线）温度。

在本技术的方法的一个实施例中，在如上所述的第一层的表面的选择性扫描的部分的熔化或烧结之后，构建平台连同基板和粉末床被下降，以容纳粉末材料的第二层。基板包括由上述方法所产生的先前形成的层，特别由如上所述的第一层的表面的选择性扫描的部分的熔化或烧结形成的层。之后，粉末材料的第二层被散布在粉末床和基板的表面上。随后，第二层的粉末材料被加热至在沉淀硬化的超合金的液相线温度的百分之65和百分之70之间的温度。最后，粉末材料的第二层的表面的部分被能量束布置选择性扫描以将选择性扫描的部分熔化或烧结到基板上。因此，应当被选择性扫描以熔化或烧结的层的预热被应用到随后散布的层，即，在第一层之后散布的层，且在这些随后散布的层被选择性扫描之前应用。因此，该方法适用于任何或所有被散布和选择性扫描以用于通过增材制造而制造部件的层，且对于每个此类层，该方法导致增材制造过程期间的残余拉伸应力的水平的显著降低以及不期望的局部液化风险的显著降低。

通过如下各者中的一个及其组合而执行第一层和/或第二层的粉末材料的上述加热：通过定位在构建平台的表面下方的加热元件的传导加热、通过定位在第一层或第二层上方的红外线加热器红外线加热、在通过能量束布置选择性扫描第一层或第二层的表面的部分以熔化或烧结选择性扫描的部分之前通过由能量束预热布置扫描第一层或第二层而激光束加热。用于预热层的表面的能量束预热布置可以与用于选择性扫描层的表面以熔化或烧结表面的选择性扫描的部分的能量束布置相同。这些为层的预热提供了一些示例。在该方法中还可以适当地使用任何其它加热技术。

在本技术的第二方面中，展现了另一种增材制造方法。在下文中也称为AM方法或简称为方法的该增材制造方法中，工件被定位在构建平台上。通常工件被定位在嵌入在粉末材料的床中的构建平台上，粉末材料的床用于在工件上增材制造另外的层。构建平台在增材制造设备的部件构建模块中。之后，粉末材料的第一层被散布在构建平台上，特别是在工件被嵌入其中的粉末材料的床上，以及在定位在构建平台上的工件表面上。粉末材料是沉淀硬化的超合金，诸如镍基超合金，例如，γ'相的体积百分比等于或大于45体积百分比的镍基超合金。第一层形成由在构建平台上的粉末材料形成的粉末床的至少一部分。如此散布在构建平台上的第一层的粉末材料被加热，使得第一层的粉末材料的温度在沉淀硬化的超合金的液相线温度的百分之65和百分之70之间。最终，在该方法中，通过使用能量束布置来选择性扫描第一层的表面的部分，以将选择性扫描的部分熔化或烧结到工件上。因此，该方法对于其中使用工件并且增材制造的部件被制作在工件上的增材制造是有用的。对于工件上制作的部件的层，在增材制造过程期间，该方法导致残余拉伸应力的水平的显著降低以及不期望的局部液化的风险的显著降低。

在根据第二方面的本技术的方法的一个实施例中，在如上所述的第一层的表面的选择性扫描的部分的熔化或烧结之后，构建平台连同基板和粉末床被下降，以容纳粉末材料的第二层。基板包括工件和由上述方法所产生的在工件上的先前形成的层，该先前形成的层特别地由根据第二方面的如上所述的第一层的表面的选择性扫描的部分的熔化或烧结所产生。之后，粉末材料的第二层被散布在粉末床和基板的表面上。随后，第二层的粉末材料被加热至在沉淀硬化的超合金的液相线温度的百分之65和百分之70之间的温度。最后，粉末材料的第二层的表面的部分被能量束布置选择性扫描，以将选择性扫描的部分熔化或烧结到基板上。因此，该方法对于部件的随后层的增材制造是有用的。对于在工件上制作的部件的每个此类层，在增材制造过程期间，该方法导致残余拉伸应力的水平的显著降低以及不期望的局部液化的风险的显著降低。

根据第二方面的第一层和/或第二层的粉末材料的加热通过如下各者中的一个及其组合而执行：通过定位在构建平台的表面下方的加热元件传导加热、通过定位在第一层或第二层上方的红外线加热器红外线加热、在通过能量束布置选择性扫描第一层或第二层的表面的部分以将选择性扫描的部分熔化或烧结到工件上或到基板（如果适用的话）上之前通过由能量束预热布置扫描第一层或第二层而激光束加热、感应加热，在该感应加热中，第一层或第二层相应地连同工件或基板被放置在围绕第一层或第二层和工件或基板以及其组合的感应线圈内部。用于预热层的表面的能量束预热布置可以与用于选择性扫描层的表面以熔化或烧结表面的选择性扫描的部分的能量束布置相同。这些为层的预热提供了一些示例。在该方法中还可以适当地使用任何其它加热技术。

附图说明

在下文中参考在附图中示出的说明实施例而进一步描述本技术，在附图中：

图1示意性地图示了用于实施本技术的方法的增材制造设备的示例性实施例的俯视图；

图2示意性地图示了图1的增材制造设备的侧视图；

图3描绘了体现根据本技术的第一方面的增材制造方法的流程图；

图4示意性地图示了体现图3的方法中的一阶段的增材制造设备的侧视图的示例性实施例；

图5示意性地图示了增材制造设备的侧视图的示例性实施例，其体现图4中描绘的阶段之后的图3的方法的一阶段；

图6描绘了体现根据本技术的第二方面的增材制造方法的流程图；

图7示意性地图示了体现图6的方法中的一阶段的增材制造设备的侧视图的示例性实施例；

图8示意性地图示了增材制造设备的侧视图的示例性实施例，其体现图7中描绘的阶段之后的图6的方法的一阶段；

图9示意性地图示了具有用于直接传导加热的加热元件的增材制造设备的侧视图的示例性实施例；

图10示意性地图示了具有用于红外线加热的红外线加热器的增材制造设备的侧视图的示例性实施例；

图11示意性地图示了具有用于激光束加热的能量束预热布置的增材制造设备的侧视图的示例性实施例；

图12示意性地图示了具有用于感应加热的感应线圈的增材制造设备的侧视图的示例性实施例；

图13示意性地图示了图12的感应线圈的示例性实施例；以及

图14以曲线图体现了根据本技术的方面的预热范围。

具体实施方式

在下文中，详细描述了本技术的上述特征和其它特征。参考附图描述了各种实施例，其中，类似附图标记始终用于指代类似元件。在以下描述中，出于解释的目的，阐述了许多具体细节以便提供对一个或多个实施例的透彻理解。可以注意到，所示实施例旨在解释而不是限制本发明。显然的是，可以在没有这些具体细节的情况下实践此类实施例。

可以注意到，在本公开中，术语“第一”，“第二”等在本文中仅用于方便讨论，并且除非另外指示，否则不具有特定的时间或时间顺序意义。

本技术的基本思想是，在选择性扫描表面以熔化或烧结沉淀硬化的超合金之前加热粉末床的表面，即，加热每一层的表面，或者换言之，在选择性扫描表面以熔化或烧结沉淀硬化的超合金粉末材料以制造正被增材制造的部件的连续层之前预热每一层的表面。对于形成粉末床的表面的沉淀硬化的超合金粉末材料的每一层的预热被精确地维持在沉淀硬化的超合金的液相线温度的百分之65和百分之70之间。

图3展现了用于沉淀硬化的超合金粉末材料的增材制造方法100的流程图，其中部件在没有工件的情况下被增材制造，而图6展现了用于沉淀硬化的超合金粉末材料的增材制造方法200的流程图，其中部件在工件上被增材制造。在下文中，图3的增材制造方法100也被称为方法100或第一方法100。在下文中，图6的增材制造方法200也被称为方法200或第二方法200。图1示意性地图示了增材制造设备1的俯视图，且图2示意性地图示了可用于实施方法100和/或方法200的图1的增材制造设备1的侧视图。

在下文中也称为AM设备1或称为AM系统1或简称为设备1的增材制造设备1通常包括也称为构建室10的部件构建模块10，在其中，通过增材制造（AM），例如通过SLM或SLS过程构建部件。在下文中也称为模块10的部件构建模块10是一种容器（例如箱形或桶形容器），且容器的顶部侧开口。图2体现了具有侧壁11、12、13、14和底部表面15的这种容器。侧壁11、12、13、14和底部表面15一起限定在其中通过增材制造构建部件的空间。可以在有或者没有预制工件的情况下构建部件。当部件构建到工件5上（例如作为部分或整体增加物到工件5）时，通过侧壁11、12、13、14和底部表面15限定的空间接收工件5。工件5是一对象，该对象应该由AM设备1在其上工作，并且通过AM方法200通过一层接一层地增加粉末材料7而通过一层接一层地增加来构建。粉末材料7通过也称为馈送盒20的粉末存储模块20提供，该粉末存储模块20存储在下文中也称为粉末7的粉末材料7。在馈送盒20中的粉末7被存储在具有侧壁21、22和底部26的开口顶部容器中。底部26被放置在活塞28的顶部上，该活塞28使底部26沿Z方向滑动或移动，如通过图2中示出的坐标系所体现地。

当活塞28沿Z方向（即，沿方向29）向上移动时，来自容器20的粉末7被上升到容器20上方和外部。粉末7然后通过使用粉末散布机构30（在下文中也称为散布机构30或简称为机构30）被散布为模块10中的粉末7的床8的顶部表面99，该粉末散布机构30将粉末7的薄层均匀散布在模块10中。沿着在图2中示出的方向32散布层。在图1中的附图标记33展现了沿方向32的轴线。相对的壁11、12通常垂直于轴线33设置。通常，层散布具有几微米的厚度，例如在20 μm和100 μm之间。

模块10或构建室10约束粉末材料床7的床8，该模块10或构建室10通过侧壁11、12、13、14和底部表面15限制床8。模块10还包括构建平台16。模块10的容器的底部表面通过在下文中也称为平台16的构建平台16形成。平台16接收和支撑粉末材料7的床8以及还有工件5（如果工件5存在的话），该工件5被定位在嵌入在床8内的平台16上。平台16被放置在活塞18的顶部上，该活塞18使平台16沿Z方向滑动或移动，如通过图2中所示的坐标系体现地。

当活塞18沿Z方向（即，沿方向19）向下移动时，床8连同工件5（当存在时）下降，由此创建在模块10的容器的表面99处的空间，以容纳随后通过散布机构30散布的层。通过散布机构如此散布的层形成床8的表面99，并且还覆盖工件5（当存在时）的表面55。

可以注意到，尽管在图1和图2中仅描绘了一个馈送盒20和相关联的粉末散布机构30，但是在大多数AM设备1中，通常有两个此类馈送盒20和相关联的粉末散布机构30，一个在模块10的每一侧面上，诸如在相对壁11和12的侧面上。

设备1还包括能量束布置40。能量束布置40通常具有能量源41和扫描机构44，诸如激光束42或电子束42的能量束42从该能量源41产生，该扫描机构44将束42引导至粉末床8的表面99的具体选择的部分，以熔化或烧结选择性扫描的部分，以形成正被增材制造的部件的层。束42被引导到的表面99的具体部分称为扫描的。待通过扫描机构44的动作通过束42扫描的部分的选择基于必须被构建的部件的3D模型，例如CAD模型。

构建室10、馈送盒20、散布机构30和能量束布置40在增材制造领域中是公知的，因此出于简明的缘故在本文中不再详细地描述。在本技术的方法100、200中使用的粉末材料7是沉淀硬化的超合金，诸如镍基超合金，例如γ'相的体积百分比等于或大于45体积百分比的镍基超合金。沉淀硬化的超合金的示例是定向凝固（DS）铸造镍基超合金材料，该超合金材料由佳能-穆斯克贡公司（Cannon-Muskegon Corporation）以标志CM-247 LC出售。已知CM-247 LC具有以下标称成分，以重量百分比表示：碳0.07％；铬8％；钴9％；钼0.5％；钨9.5％；钽3.2％；钛0.7％；铝5.6％；硼0.015％；锆0.01％；铪1.4％；以及其余为镍。仅出于示例性目的展示上述CM-247 LC，而不是作为限制。本领域技术人员可以理解，任何超合金，且更具体地具有等于或大于45体积百分比的γ'相的任何镍基超合金可以在本技术的方法100、200中使用。由在下文中称为超合金的沉淀硬化的超合金制成的物件或部件可以是燃气涡轮机的零件，诸如燃气涡轮机的动叶片或静叶片，或者是燃气涡轮机的经受燃气涡轮机中的热燃气流的任何其它零件，诸如热护罩。本技术用于此类物件或部件的增材制造。

在下文中，参考图3结合图4和图5以及图14来解释本技术的第一方法100。在增材制造方法100（即，第一方法100）中，在步骤110中，粉末材料7的第一层70被散布在构建平台16上，如在图4中示意性地描绘地。在下文中也称为层70的第一层70通过使用散布机构30散布。如在图4中所示，层70可以是在平台16上形成的第一层，且因此床8仅由粉末材料7的第一层70形成。替代地，层70可以是在预先存在的粉末床（在图4中未示出）上形成的第一层70。层70的顶部部分是表面79，该表面79形成粉末材料7的床8的表面99。

在方法100中的随后步骤120中，如此散布在构建平台16上的层70的粉末材料7被加热，使得层的粉末材料7的温度在沉淀硬化的超合金的液相线温度的百分之65和百分之70之间。可以通过任何合适的技术执行表面79的加热120，这些技术中的一些稍后参考图9至图11描绘和解释。

最后在如在图3中所示的AM方法100中，在步骤130中，粉末材料7的层70的表面79（即，粉末床8的表面99）的一个或多个部分被AM设备1的能量束布置40选择性扫描。作为步骤130的结果，在层70的选择性扫描的部分中的粉末材料7被熔化或烧结，以形成部件或者正被制造的部件或物件的部分或层。如此散布在构建平台16上的层70的粉末材料7的加热120被称为层70的粉末材料7的预热，因为在层70的表面79（即，粉末床8的表面99）的一个或多个部分的选择性扫描之前执行加热120。

图14体现了具有曲线90的图表，该曲线90示出了预热温度与被熔化和烧结并因此通过增材制造所制造的层中的计算出的残余应力之间的关系。在图14中，x轴91表示以摄氏度（℃）体现预热温度，并且y轴92表示以兆帕（MPa）体现最大残余应力。温度范围97是体现沉淀硬化的超合金的液相线温度的百分之65和百分之70的范围，即0.65T_m和0.7T_m，其中，T_m是熔化（液相线）温度。

可选地，除了上述步骤110至步骤130之外，方法100可以如下进一步继续：

在步骤140中，在步骤130之后，将平台16连同基板4沿方向19（在图2中示出）下降，该基板4即为由于先前执行的步骤130而形成的部件的部分或层，即如图5中所示并沿着粉末材料7的现有床8的先前形成的层75。作为步骤140的结果，产生了在现有床8的顶部上的空间。如此产生的空间与待散布在粉末床8上的下一个层的厚度相同。之后，如在图5中所示，在步骤150中，通过使用散布机构30和通过馈送盒20提供的粉末7来散布第二层80或新层80或另一层80。在步骤140中创建的空间容纳粉末材料7的第二层80，其在下文中也称为层80。层80的表面89现在形成粉末床8的表面99。如在图5中所示，层80还连续在先前形成的层75上散布，即在基板4上散布。在该阶段处的基板4具有表面54，该表面54包括先前形成的层75的表面。

随后，在步骤160中将第二层80的粉末材料7加热至在沉淀硬化的超合金粉末材料7的液相线温度的百分之65和百分之70之间的温度。可以通过任何合适的技术执行表面89的加热160，这些技术中的一些稍后参考图9至图13描绘和解释。最后，在如图3中描绘的方法100中，在步骤170中，粉末材料7的第二层80的表面89的部分，即包括层80的粉末床8的表面99的部分通过能量束布置40被选择性地扫描，以将选择性扫描的部分熔化或烧结到基板4上。

在下文中，参考图6结合图7和图8和图14来解释本技术的第二方法200。在增材制造方法200，即第二方法200中，在步骤205中，预成型或预制工件5如在图7中描绘地被定位在平台16上，且在方法200的步骤210中散布粉末材料7的第一层70。如在图7中所示，工件5通常被嵌入在预先存在的粉末床8中。替代地，通过使用散布机构30通过第一层70在平台16上的散布210，工件5可以被嵌入在粉末床8中。在下文中也称为层70的第一层70的顶部部分形成粉末床8的表面99。作为方法200的步骤210的结果，层70覆盖工件5的表面55。

在方法200中的随后步骤220中，如此散布在构建平台16上的层70的粉末材料7被加热，使得层的粉末材料7的温度在沉淀硬化的超合金的液相线温度的百分之65和百分之70之间。可以通过任何合适的技术执行表面79的加热220，这些技术中的一些稍后参考图9至图13描绘和解释。

最后在如在图6中所示的AM方法100中，在步骤230中，粉末材料7的层70的表面79（即，粉末床8的表面99）的一个或多个部分被AM设备1的能量束布置40选择性扫描。作为步骤230的结果，在层70的选择性扫描的部分中的粉末材料7被熔化或烧结，以形成部件或者正在工件5的顶部上被制造的部件或物件的部分或层。层70的粉末材料7的加热220被称为预热，因为加热220在步骤230之前执行。与图6有关的图14可以被理解为与参考图3的图14的上述解释相同。

可选地，除了上述步骤205至步骤230之外，方法200可以如下进一步继续：

在步骤240中，在步骤230之后，平台16连同基板6沿方向19（在图2中示出）下降。基板6包括工件5和由上述方法200（特别是由上述方法200的步骤205至步骤230）所得的在工件5上的先前形成的层75。之后，在步骤250中，粉末材料7的第二层80被散布在粉末床8上和基板6的表面56上，如在图8中所示。随后，在方法200中，在步骤260中，第二层80的粉末材料7被加热至在沉淀硬化的超合金粉末材料的液相线温度的百分之65和百分之70之间的温度。可以通过任何合适的技术执行表面89的加热260，这些技术中的一些稍后参考图9至图13描绘和解释。最后，在方法200中，在步骤270中，粉末材料7的第二层80的表面89的部分被能量束布置40选择性扫描，以将选择性扫描的部分熔化或烧结到基板6上。

在下文中参考图9至图13结合图1和图2，提供了用于粉末材料7的预热的一些示例性技术，即，执行步骤120、步骤160、步骤220和步骤260中的一个或多个的技术。

如图9中描绘地，增材制造设备1可以包括定位在构建平台16的表面15下方的加热元件9。加热元件9可以如在图9中描绘地被嵌入在构建平台16中，或者替代地，加热元件9可以存在于构建平台16下方。优选地，预热(即在步骤120、步骤160、步骤220和步骤260中的加热)能够通过安装被嵌入在构建平台16中或者在构建平台16下方的加热元件9来实现。在该方法中，构建平台16和在构建平台16(即粉末床8)的顶部上的粉末7通过传导加热被加热至在沉淀硬化的超合金粉末材料7的液相线温度的百分之65和百分之70之间的温度，该沉淀硬化的超合金粉末材料7在粉末床8的表面99处在构建平台16的顶部上存在。为了防止周围结构的过度加热，可以应用例如使用绝缘体的被动冷却以及主动冷却。构建平台16的温度以及特别是平台16的表面15的温度和/或粉末床8的表面99的温度可以例如通过热电偶探针被持续监测，使得床8的表面99的预热，特别是层70、80的表面79、89的预热在沉淀硬化的超合金粉末材料7的液相线温度的百分之65和百分之70之间。

如在图10中描绘地，增材制造设备1可以包括红外线加热器2，该红外线加热器2定位在构建平台16上方，并且特别地在层70、80（如果适用的话）上方。如在图10中描绘地，红外线加热器2从构建平台16的顶部上的位置发射红外线93。优选地，预热(即在步骤120、步骤160、步骤220和步骤260中的加热)能够通过安装被嵌入在构建平台16中或者在构建平台16下方的加热元件9来实现。在该方法中，粉末床8的表面99和可选地在馈送盒20中的粉末7通过红外线加热被加热至在沉淀硬化的超合金粉末材料7的液相线温度的百分之65和百分之70之间的温度，该沉淀硬化的超合金粉末材料7存在于粉末床8的表面99处。

如在图11中描绘地，增材制造设备1可以被配备以用于粉末床8的层70、80的激光束加热。除了在图2中描绘的能量束布置40，增材制造设备1可以包括能量束预热布置40'。能量束预热布置40'通常具有能量源41'和扫描机构44'，从该能量源41'产生诸如激光束42'或电子束42'的能量束42'或功率束42'，该扫描机构44'将束42'引导至粉末床8的表面99的具体选择的部分，以预热床8的表面99的部分，即，预热层70、80的表面79、89的随后待通过能量束布置40扫描以熔化或烧结的部分。束42'通过扫描机构44'的动作被引导至的表面99的具体部分基于必须被构建的部件的3D模型，例如，CAD模型。束42'的功率被调节或者维持或者固定，使得粉末床8的表面99的选择的部分通过激光束加热被加热至在沉淀硬化的超合金粉末材料7的液相线温度的百分之65和百分之70之间的温度。

替代地，设备1可以不包括能量束预热布置40'，且在此类设备1中，能量束布置40可以起着能量束预热布置40'的作用。因此，粉末床8的表面99的选择的部分通过能量束布置40在两个阶段中被扫描，预热阶段和熔化/烧结阶段。在预热阶段中，即，在步骤120、步骤160、步骤220和步骤260中的加热中，粉末床8的表面99被加热至在沉淀硬化的超合金粉末材料7的液相线温度的百分之65和百分之70之间的温度，该沉淀硬化的超合金粉末材料7存在于粉末床8的表面99处。

如在图12和图13中描绘地，增材制造设备1可以包括嵌入在构建室10的壁11、12、13、14中的感应线圈3。作为结果，当工件5被定位在构建平台16上且/或层70、80被散布在构建平台16上时，感应线圈3围绕工件5和/或层70、80，且因此实现了工件5和/或层70、80的感应加热。图13示出了当不嵌入在构建室10的壁11、12、13、14中时的感应线圈3，而图12示出了嵌入在构建室10的壁11、12、13、14中的感应线圈3。感应线圈3沿着在图13中示意性地示出的线95、96的横截面在图12中可见。感应式加热提供了工件5和/或层70、80至沉淀硬化的超合金粉末材料7的液相线温度的百分之65和百分之70之间的温度的预热(即在步骤120、步骤160、步骤220和步骤260中的加热),该沉淀硬化的超合金粉末材料7存在于粉末床8的表面99处。

如上文所述，除了图9至图13中展示的用于加热的技术之外，还可以使用其它合适的技术，该技术能够提供层70、80的表面79、89，即粉末床8的表面99，至沉淀硬化的超合金7的液相线温度的百分之65和百分之70之间的温度的预热，该沉淀硬化的超合金7正被用于通过增材制造方法100、200来制作部件或物件。

尽管已经参考特定实施例详细描述了本技术，但是应当理解，本技术不限于那些精确的实施例。相反，鉴于描述了用于实践本发明的示例性模式的本公开，在不脱离本发明的范围和精神的情况下，本领域技术人员将想到许多修改和变型。因此，本发明的范围由所附权利要求书而不是前述说明书指示。落入权利要求的等同物的含义和范围内的所有改变、修改和变型都应当被认为在其范围内。

附图标记列表：

1 AM设备

2 红外线加热器

3 感应线圈

4 基板

5 工件

6 基板

7 粉末材料

8 粉末床

9 加热元件

10 部件构建模块

11、12、21、22 壁

15 构建平台的表面

16 构建平台

18 活塞

19 活塞的移动方向

20 粉末馈送模块或者馈送盒

26 粉末平台

28 活塞

29 活塞的移动方向

30 粉末散布机构

39 粉末散布方向

40 能量束布置

40' 能量束预热布置

41 能量源

41' 能量束预热布置的能量源

42 功率束

42' 用于预热的功率束

44 扫描机构

44' 能量束预热布置的扫描机构

54 基板的表面

55 工件的表面

56 基板的表面

70 粉末材料的第一层

75 工件的先前形成的层

79 第一层的表面

80 粉末材料的第二层

89 第二层的表面

90 曲线

91 X轴

92 Y轴

93 红外线

95、96 线

97 温度范围

99 粉末床的表面

100 AM方法

110 散布粉末材料的第一层

120 加热第一层的粉末材料

130 选择性扫描第一层的表面的部分

140 使构建平台下降

150 散布粉末材料的第二层

160 加热第二层的粉末材料

170 选择性扫描第二层的表面的部分

200 AM方法

205 将工件定位在构建平台上

210 散布粉末材料的第一层

220 加热第一层的粉末材料

230 选择性扫描第一层的表面的部分

240 使构建平台下降

250 散布粉末材料的第二层

260 加热第二层的粉末材料

270 选择性扫描第二层的表面的部分。