用于ALM结构的整体构造的具有钪的Al‑Mg‑Si合金

摘要

本发明涉及用于ALM结构的整体构造的具有钪的Al‑Mg‑Si合金，以及涉及铝合金、用于生产轻质金属工件的方法、包含所述铝合金的轻质金属工件、以及所述铝合金用于以下方面的用途：用于通过加层制造(ALM)和/或喷镀法生产耐热的轻质金属工件，用于发动机组件、气缸盖、曲柄壳体、耐热安全组件、空调系统组件、结构飞行器组件(特别是在超音速飞行器的情况下)、动力装置段、标塔，或者作为用于组件的涂覆材料。

说明书

技术领域

本发明涉及铝合金、用于生产轻质金属工件的方法、包含所述铝合金的轻质金属工件、以及所述铝合金用于以下方面的用途：通过加层制造(additive layermanufacturing，ALM)和/或喷镀法生产耐热的轻质金属工件，用于发动机组件、气缸盖、曲柄壳体、耐热安全组件、空调系统组件、结构飞行器组件(特别是在超音速飞行器的情况下)、动力装置段、标塔，或者作为用于组件的涂覆材料。

背景技术

在ALM技术的范围内，存在不同的生产方法，例如粉床法、粉喷法或基于线的工艺。对于重负荷的结构/组件，这种类型的工艺技术以通用的个体设计可能性提供了负荷优化的组件构造，例如，通过来自不同材料或“合金相关”材料的整体材料构造以及整合。根据制造方法，该生成方法支持材料的最大利用以及组件的复杂性。在此，尤其可能的是通过潜在地直接整合在工艺中的部分材料调整/改变/增强，通过整合多个或至少两个材料粉末容器或材料线导向装置进行的近端轮廓组件的定制制造。对于该类型的应用，有时有利的是使用具有相似特征的材料，例如AlMg3Si1或AlMg5Si2，其可以各自掺杂有钪和锆。因此，还可以通过组成或结构的较小变化来选择性地控制结构的特性。为了能够最优地利用该类型工艺技术的潜力，需要使用工艺特定的材料。

现在，标准材料主要用于ALM工艺。在钛合金的情况下，材料特别地是Ti6Al4V，并且在铝合金的情况下，其为AlSi10Mg。

ALM工艺(特别是航空旅行中)构成了精密铸造技术的技术竞争，主要用于生产用于航空旅行或医疗技术的复杂组件，所述组件进而是薄壁的且是根据合金而负荷优化的。在精密铸造的情况下，铝合金A357(AlSi7Mg0.6)主要用于薄壁结构，而A201/KO1(AlCu5MgTiAg)主要用作壁厚度更大的组件的更坚固的变体。铸造合金的材料特性的关键初始标准是铸造结构，其构成了后续热处理的基础，原因是在铸造组件的情况下，没有进一步的热机械处理，在ALM组件的情况下也是如此。

然而，为了能够根据组件的应用充分地利用ALM工艺技术的优点，需要设计工艺优化的合金。

因此，期望提供一种铝合金。还期望提供可以直接整合在部分或整体组件制造的生产过程中的铝合金。另外，期望提供这样的铝合金：借助该铝合金可以避免复杂的热机械处理并因此进一步可以节省昂贵且耗时的工艺步骤。还期望提供这样的铝合金：其使得能够进行热处理而没有材料损坏和/或热应力/翘曲。此外，期望提供这样的铝合金：利用该铝合金可以省掉复杂的组件整平并且还可以提高组件的重现性和经济效率。因此，特别期望提供这样的铝合金：其适于生产轻质金属工件，特别是适于通过ALM工艺技术和/或喷镀法生产轻质金属工件。

因此，本发明的一个目的是提供一种铝合金。本发明的另一个目的是使得铝合金能够直接整合在部分或整体组件制造的生产过程中。本发明的又一个目的是借助该铝合金避免复杂的热机械处理并因此进一步可以节省昂贵且耗时的工艺步骤。本发明的又一个目的是允许铝合金进行热处理而没有材料损坏和/或热应力/翘曲。本发明的再一个目的是由于使用根据该铝合金而省掉复杂的组件整平并且还能够提高组件的重现性和经济效率。本发明的另一个目的是使铝合金适于生产轻质金属工件，特别是适于通过ALM工艺技术和/或喷镀法生产轻质金属工件。

这些目的通过权利要求中所限定的主题来实现。从属权利要求公开了有利的实施方案。

发明内容

因此，本发明的第一主题是由以下组成的铝合金：

相对于所述合金的总重量为3.0重量％至6.0重量％的镁(Mg)，

相对于所述合金的总重量为>1.0重量％至4.0重量％的硅(Si)，

相对于所述合金的总重量为0.005重量％至0.2重量％的钛(Ti)，

相对于所述合金的总重量为0.1重量％至0.75重量％的钪(Sc)，

相对于所述合金的总重量为0.01重量％至0.375重量％的锆(Zr)，

相对于所述合金的总重量为0重量％至0.5重量％的选自以下的至少一种元素：铪(Hf)、钼(Mo)、铽(Tb)、铌(Nb)、钆(Gd)、铒(Er)和钒(V)，

相对于所述合金的总重量为0重量％至0.8重量％的锰(Mn)，

相对于所述合金的总重量为0重量％至0.3重量％的铬(Cr)，

相对于所述合金的总重量为0重量％至1.0重量％的铜(Cu)，

相对于所述合金的总重量为0重量％至0.05重量％的锌(Zn)，

相对于所述合金的总重量为0重量％至0.6重量％的铁(Fe)，

相对于所述合金的总重量为0重量％至0.004重量％的铍(Be)，

剩余部分为铝和另外的杂质，所述另外的杂质各自相对于所述合金的总重量为至多0.1重量％，并且总体相对于所述合金的总重量为至多0.5重量％，其中锆(Zr)和钛(Ti)的总量至多相当于钪(Sc)的量的一半。

根据本发明的铝合金可以直接整合在部分或整体组件制造的生产过程中。另一个优点在于，借助根据本发明的铝合金可以避免复杂的热机械处理并因此进一步可以节省昂贵且耗时的工艺步骤。再一个优点在于：根据本发明的铝合金使得能够进行热处理而没有材料损坏和/或热应力/翘曲。又一个优点在于，由于使用根据本发明的铝合金，可以省掉复杂的组件整平并且还可以提高组件的重现性和经济效率。另一个优点特别在于：根据本发明的铝合金适于生产轻质金属工件，特别是适于通过ALM工艺技术和/或喷镀法生产轻质金属工件。

例如，所述合金包含相对于所述合金的总重量为3.5重量％至5.5重量％的镁(Mg)和/或相对于所述合金的总重量为1.1重量％至4.0重量％特别是1.1重量％至3.0重量％的硅(Si)。

例如，所述合金包含相对于所述合金的总重量为0.01至0.2重量％特别是0.05重量％至0.15重量％的钛(Ti)和/或相对于所述合金的总重量为0.2重量％至0.75重量％特别是0.25重量％至0.7重量％的钪(Sc)。

例如，锆(Zr)的量小于钪(Sc)的量的50％。

例如，所述合金包含的锆(Zr)的量使得钪(Sc)相对于锆(Zr)的重量比[wt(Sc)/wt(Zr)]为2:0.9至10:1，特别是2:0.9至5:1。

例如，所述合金包含的锆(Zr)和钛(Ti)的总量使得钪(Sc)相对于锆(Zr)+钛(Ti)的重量比[wt(Sc)/(wt(Zr)+wt(Ti))]为2:1至10:1，特别是2:1至5:1。

例如，所述合金包含相对于所述合金的总重量为≥0.001重量％的选自以下的至少一种元素：钒(V)、钆(Gd)、铬(Cr)、铜(Cu)和锌(Zn)。

例如，铪(Hf)和/或铽(Tb)的量各自相当于钪(Sc)的量的至多1/4。

例如，所述合金包含相对于所述合金的总重量为0.05重量％至0.6重量％的铁(Fe)。

例如，所述合金包含相对于所述合金的总重量为≤0.15重量％、或为0.4重量％至0.8重量％的锰(Mn)。

例如，所述合金以粉末的形式，特别是包含如下颗粒的粉末的形式提供，所述颗粒的平均粒径d₅₀≤100μm，优选为20μm至70μm。

本发明还提供了一种用于生产轻质金属工件的方法，所述方法包括以下步骤：

a)提供如本文所限定的铝合金，

b)通过加层制造(ALM)和/或喷镀法生产包含来自步骤a)的所述铝合金的轻质金属工件，

c)以≤10000000K/秒的固化速率将步骤b)中获得的所述轻质金属工件冷却至≤200℃，以及

d)使来自步骤c)的所述轻质金属工件在100℃至400℃的温度下经受热处理。

本发明还涉及轻质金属工件，其包含如本文所限定的铝合金。

本发明还涉及如本文所限定的铝合金用于借助加层制造(ALM)和/或喷镀法生产耐热的轻质金属工件的用途。本发明另外涉及如本文所限定的铝合金用于以下方面的用途：发动机组件、气缸盖、曲柄壳体、耐热安全组件、空调系统组件、结构飞行器组件(特别是在超音速飞行器的情况下)、动力装置段、标塔，或者作为用于组件的涂覆材料。

具体实施方式

本发明涉及铝合金。

所述铝合金由以下组成：

相对于合金的总重量为3.0重量％至6.0重量％的镁(Mg)，

相对于合金的总重量为>1.0重量％至4.0重量％的硅(Si)，

相对于合金的总重量为0.005重量％至0.2重量％的钛(Ti)，

相对于合金的总重量为0.1重量％至0.75重量％的钪(Sc)，

相对于合金的总重量为0.01重量％至0.375重量％的锆(Zr)，

相对于合金的总重量为0重量％至0.5重量％的选自以下的至少一种元素：铪(Hf)、钼(Mo)、铽(Tb)、铌(Nb)、钆(Gd)、铒(Er)和钒(V)，

相对于合金的总重量为0重量％至0.8重量％的锰(Mn)，

相对于合金的总重量为0重量％至0.3重量％的铬(Cr)，

相对于合金的总重量为0重量％至1.0重量％的铜(Cu)，

相对于合金的总重量为0重量％至0.05重量％的锌(Zn)，

相对于合金的总重量为0重量％至0.6重量％的铁(Fe)，

相对于合金的总重量为0重量％至0.004重量％的铍(Be)，

剩余部分为铝和另外的杂质，所述另外的杂质各自相对于合金的总重量为至少0.1重量％，并且总体相对于合金的总重量为至多0.5重量％，其中锆(Zr)和钛(Ti)的总量至多相当于钪(Sc)的量的一半。

因此，本发明的一个要求是：所述铝合金包含相对于合金的总重量为3.0重量％至6.0重量％的镁。所述铝合金优选地包含相对于合金的总重量为3.5重量％至5.5重量％的镁。

本发明的另一个要求是：所述铝合金包含相对于合金的总重量的量为>1.0重量％至4.0重量％的硅。所述铝合金优选地包含相对于合金的总重量的量为1.1重量％至4.0重量％，特别是1.1重量％至3.0重量％的硅。

所述铝合金应特别适于生产耐热的轻质金属工件。因此，为了改善耐热性，所述铝合金包含钛和钪是必不可少的。

因此，所述铝合金包含相对于合金的总重量的量为0.005重量％至0.2重量％的钛。所述铝合金优选地包含相对于合金的总重量的量为0.01重量％至0.2重量％，特别是0.05重量％至0.15重量％的钛。钛额外地降低导电性。

所述铝合金还包含相对于合金的总重量的量为0.1重量％至0.75重量％的钪。所述铝合金优选地包含相对于合金的总重量的量为0.2重量％至0.75重量％，特别是0.25重量％至0.7重量％的钪。

本发明铝合金的另一个必需成分是锆。与钛和钪类似，锆也改善耐热性。

所述铝合金包含相对于合金的总重量的量为0.01重量％至0.375重量％的锆。所述铝合金优选地包含相对于合金的总重量的量为0.02重量％至0.35重量％特别是0.05重量％至0.3重量％的锆。

本发明的一个优点在于，与钛和锆相比，所述铝合金包含大量的钪，特别是，钪的量大于常规的铝合金中钪的量。

因此，本发明铝合金的一个要求在于，锆(Zr)和钛(Ti)的总量相当于钪(Sc)的量的至多一半。换言之，所述铝合金包含锆(Zr)和钛(Ti)的量相当于钪(Sc)的量≤50％。

另外地或替代地，所述铝合金包含的锆(Zr)和钛(Ti)的总量使得钪(Sc)相对于锆(Zr)加钛(Ti)的重量比[wt(Sc)/(wt(Zr)+wt(Ti))]为2:1至10:1。例如，所述铝合金包含的锆(Zr)和钛(Ti)的总量使得钪(Sc)相对于锆(Zr)加钛(Ti)的重量比[wt(Sc)/(wt(Zr)+wt(Ti))]为2:1至5:1。

一种有利的铝合金包含特定重量比的钪和锆。

在本发明的一个实施方案中，锆(Zr)的量小于钪(Sc)的量的50％。例如，铝合金中锆(Zr)的量小于钪(Sc)的量的40％。

另外地或替代地，所述铝合金包含的锆(Zr)的量使得钪(Sc)相对于锆(Zr)的重量比[wt(Sc)/wt(Zr)]为2:0.9至10:1，例如，所述铝合金包含的锆(Zr)的量使得钪(Sc)相对于锆(Zr)的重量比[wt(Sc)/wt(Zr)]为2:0.9至5:1。

因此，所述铝合金优选地由以下组成：

相对于合金的总重量为3.5重量％至5.5重量％的镁(Mg)，

相对于合金的总重量为-1.1重量％至4.0重量％，优选1.1重量％至3.0重量％的硅(Si)，

相对于合金的总重量为0.01重量％至0.2重量％，优选0.05重量％至0.15重量％的钛(Ti)，

相对于合金的总重量为0.2重量％至0.75重量％，优选0.25重量％至0.7重量％的钪(Sc)，

相对于合金的总重量为0.02重量％至0.35重量％，优选0.05重量％至0.3重量％的锆(Zr)，

相对于合金的总重量为0重量％至0.5重量％的选自以下的至少一种元素：铪(Hf)、钼(Mo)、铽(Tb)、铌(Nb)、钆(Gd)、铒(Er)和钒(V)，

相对于合金的总重量为0重量％至0.8重量％的锰(Mn)，

相对于合金的总重量为0重量％至0.3重量％的铬(Cr)，

相对于合金的总重量为0重量％至1.0重量％的铜(Cu)，

相对于合金的总重量为0重量％至0.05重量％的锌(Zn)，

相对于合金的总重量为0重量％至0.6重量％的铁(Fe)，

相对于合金的总重量为0重量％至0.004重量％的铍(Be)，

剩余部分为铝和另外的杂质，所述另外的杂质各自相对于合金的总重量为至多0.1重量％，并且总体相对于合金的总重量为至多0.5重量％，其中锆(Zr)和钛(Ti)的总量至多相当于钪(Sc)的量的一半。

此外，可以向铝合金中添加选自以下的至少一种元素：铪(Hf)、钼(Mo)、铽(Tb)、铌(Nb)、钆(Gd)、铒(Er)和钒(V)。特别地，可以向铝合金中添加相对于合金的总重量为0重量％至0.5重量％的选自以下的至少一种元素：铪(Hf)、钼(Mo)、铽(Tb)、铌(Nb)、钆(Gd)、铒(Er)和钒(V)。

在一个实施方案中，所述铝合金包含相对于合金的总重量为0.001至0.5重量％的选自以下的至少一种元素：铪(Hf)、钼(Mo)、铽(Tb)、铌(Nb)、钆(Gd)、铒(Er)和钒(V)。例如，所述铝合金包含相对于合金的总重量为0.001重量％至0.5重量％的选自以下的至少一种元素：铪(Hf)、铽(Tb)、铌(Nb)、钆(Gd)和钒(V)。

在一个实施方案中，所述铝合金包含相对于合金的总重量为0.001重量％至0.5重量％的铪(Hf)和/或铽(Tb)。在一个实施方案中，所述铝合金包含相对于合金的总重量为0.001重量％至0.5重量％(总计)的铪(Hf)和铽(Tb)。替代地，所述铝合金包含相对于合金的总重量为0.001重量％至0.5重量％的铪(Hf)或铽(Tb)。

如果所述铝合金包含铪(Hf)和/或铽(Tb)，则铪(Hf)和/或铽(Tb)的量各自相当于钪(Sc)的量的至多1/4。换言之，所述铝合金包含的铪(Hf)和/或铽(Tb)的量各自相当于钪(Sc)量的≤25％。例如，所述铝合金包含的铪(Hf)和/或铽(Tb)的量各自相当于钪(Sc)量的<25％。

所述铝合金还可以包含0重量％至0.8重量％的锰(Mn)、0重量％至0.3重量％的铬(Cr)、0重量％至1.0重量％的铜(Cu)、0重量％至0.05重量％的锌(Zn)、0重量％至0.6重量％的铁(Fe)和0重量％至0.004重量％的铍(Be)。在每种情况下，以重量％计的值涉及合金的总重量。

然而，特别有利的是，所述铝合金包含相对于合金的总重量为≥0.001重量％的选自以下的至少一种元素：钒(V)、钆(Gd)、铬(Cr)、铜(Cu)和锌(Zn)。例如，所述铝合金可以包含0.001重量％至0.5重量％的钒(V)、0.001重量％至0.5重量％的钆(Gd)、0.001重量％至0.3重量％的铬(Cr)、0.001重量％至1.0重量％的铜(Cu)和/或0.001重量％至0.05重量％的锌(Zn)。在每种情况下，以重量％计的值涉及合金的总重量。

在一个实施方案中，所述铝合金包含0.001重量％至0.5重量％的钒(V)或0.001重量％至0.5重量％的钆(Gd)或0.001重量％至0.3重量％的铬(Cr)或0.001重量％至1.0重量％的铜(Cu)或0.001重量％至0.05重量％的锌(Zn)。替代地，所述铝合金包含0.001重量％至0.5重量％的钒(V)和0.001重量％至0.5重量％的钆(Gd)和0.001重量％至0.3重量％的铬(Cr)和0.001重量％至1.0重量％的铜(Cu)和0.001重量％至0.05重量％的锌(Zn)。在每种情况下，以重量％计的值涉及合金的总重量。

添加铁和/或锰降低了粘合作用。因此，有利的是向铝合金中添加铁和/或锰，优选铁或锰。

因此，所述铝合金包含相对于合金的总重量为0重量％至0.8重量％的锰(Mn)和相对于合金的总重量为0重量％至0.6重量％的铁(Fe)。

例如，所述铝合金包含相对于合金的总重量为0.05重量％至0.6重量％，优选0.05重量％至0.2重量％的铁(Fe)。

另外地或替代地，所述铝合金包含相对于合金的总重量为≤0.15重量％、或为0.4重量％至0.8重量％的锰(Mn)。

如果铝合金包含铁和锰，则铝合金优选地包含相对于合金的总重量为0.05重量％至0.6重量％，优选0.05重量％至0.2重量％的铁(Fe)以及相对于合金的总重量为≤0.8重量％的锰(Mn)。

铝合金可以以粉末或线的形式提供。用于生产粉末或线形式的合金的方法在现有技术中是已知的。

根据本发明的铝合金特别适于通过ALM工艺技术和/或喷镀法生产轻质金属工件。因此，根据本发明的铝合金优选地以粉末、线或填充材料的形式提供。

例如，铝合金以包含如下颗粒的粉末的形式提供，所述颗粒的平均粒径d₅₀≤100μm，优选为10μm至70μm。

在一个实施方案中，铝合金以包含如下颗粒的粉末的形式提供，所述颗粒的平均粒径为20μm至70μm，优选为20μm至60μm。替代地，铝合金以线的形式提供，所述线的平均线直径为0.8mm至5mm，优选0.8mm至1.2mm。

当铝合金待借助喷镀法加工时，所述铝合金优选地作为粉末使用。喷镀法是现有技术中已知的。例如，可以通过冷气体、常压等离子体、HVOF或火焰喷镀来生产轻质金属工件。当通过常压等离子体、HVOF或火焰喷镀来生产轻质金属工件时，粉末的平均粒径d₅₀优选≤100μm，甚至更优选50μm至90μm。如果通过冷气体生产轻质金属工件时，粉末的平均粒径d₅₀为5μm至70μm，优选为5μm至60μm。

因此，根据本发明的铝合金也适于通过喷镀法生产轻质金属工件。根据本发明的铝合金优选地以粉末或线的形式提供。

在一个实施方案中，首先由铝合金的粉末生产线或填充材料。这样的生产方法在现有技术中是已知的。

本发明还涉及一种用于借助加层制造(ALM)生产轻质金属工件的方法。所述轻质金属工件优选地通过如下文所述的方法来生产。

根据本发明的用于生产轻质金属工件的方法至少包括以下步骤：

a)提供铝合金，

b)借助加层制造(ALM)生产包含来自步骤a)的铝合金的轻质金属工件，

c)以≤10000000K/秒的固化速率将步骤b)中获得的轻质金属工件冷却至≤200℃，以及

d)使来自步骤c)的轻质金属工件在100℃至400℃的温度下经受热处理。

在一个实施方案中，用于生产轻质金属工件的方法由以下步骤组成：

a)提供铝合金，

b)借助加层制造(ALM)生产包含来自步骤a)的铝合金的轻质金属工件，

c)以≤10000000K/秒的固化速率将步骤b)中获得的轻质金属工件冷却至≤200℃，以及

d)使来自步骤c)的轻质金属工件在100℃至400℃的温度下经受热处理。

因此，根据步骤a)，根据本发明的方法的一个要求是提供铝合金。

关于铝合金，参照以上关于铝合金的限定及其实施方案。

根据本发明方法的步骤b)，通过加层制造(ALM)生产包含铝合金的轻质金属工件。

用于通过加层制造(ALM)生产轻质金属工件的方法是现有技术中已知的。

根据本发明方法的步骤c)，以≤10000000K/秒的固化速率将步骤b)中获得的轻质金属工件冷却至≤200℃。

例如，步骤c)中的冷却进行至≤100℃，优选至室温。

本领域技术人员已知，固化速率应适合于所生产的轻质金属组件/工件的直径并且取决于所生产的轻质金属工件的热耗散。因此，本领域技术人员将相应地尽可能地调节固化速率以适应所生产的轻质金属工件。在本发明的一个实施方案中，步骤c)中的冷却以1000K/秒至10000000K/秒，优选5000K/秒至100000K/秒的固化速率进行。例如，步骤c)中的冷却以10000K/秒至100000K/秒，优选25000K/秒至100000K/秒，最优选50000K/秒至100000K/秒的固化速率进行。这样的固化速率特别地具有以下优点：可以向铝合金中添加更大量的钪。

这样的用于冷却轻质金属工件的方法是现有技术中已知的。例如，可以借助于在移动空气中冷却或者通过在水中骤冷以限定方式冷却轻质金属工件。

替代地，步骤c)中的冷却露天进行。

根据本发明方法的步骤d)，使步骤c)中获得的轻质金属工件在100℃至400℃的温度下经受热处理。

优选地，使步骤c)中获得的轻质金属工件在100℃至350℃的温度范围内经受热处理。

在本发明的一个实施方案中，根据本发明方法的步骤d)的热处理在100℃至400℃的温度范围内，例如在100℃至350℃的温度范围内进行10分钟至50小时的时间。通常，热处理可以在100℃至400℃的温度下，例如在100℃至350℃的温度范围内进行10分钟至10小时的时间。例如，热处理可以在100℃至400℃的温度下，例如在100℃至350℃的温度范围内进行10分钟至5小时的时间或者30分钟至4小时的时间。

例如，热处理可以在空气、保护气体中或者在真空下进行。根据本发明方法的步骤d)的热处理也可以以多个阶段和/或步骤进行。例如，根据本发明方法的步骤d)的热处理在保护气体(如氮气或氩气)中，在100℃至400℃的温度下，例如在100℃至350℃的温度下进行30分钟至4小时的时间。

在本发明的一个实施方案中，根据本发明方法的步骤d)的热处理直接在步骤c)之后进行，即，根据本发明方法的步骤d)的热处理直接对步骤c)中获得的轻质金属工件进行。换言之，根据本发明的方法在方法步骤c)与d)之间没有一个或更多个另外的方法步骤的情况下进行。替代地，根据本发明方法的步骤d)的热处理在步骤c)之后但是在稍后的时间进行，即，根据本发明方法的步骤d)的热处理对步骤c)中获得的轻质金属工件进行，但是并不是紧接着步骤c)进行。换言之，根据本发明的方法在方法步骤c)与d)之间没有一个或更多个另外的方法步骤的情况下进行。

在本发明的一个实施方案中，步骤d)中获得的经热处理的轻质金属工件可以经受进一步的冷却。

例如，可以将步骤d)中获得的经热处理的轻质金属工件冷却至室温。在一个实施方案中，以一个步骤将步骤d)中获得的经热处理的轻质金属工件冷却至室温。替代地，以多个步骤将步骤d)中获得的经热处理的轻质金属工件冷却至室温。例如，将步骤d)中获得的经热处理的轻质金属工件冷却至低于步骤d)中的热处理温度的限定温度，然后露天冷却至室温。

在本发明的一个实施方案中，以≥10K/秒并且优选≥10K/秒至20K/秒的冷却速率将步骤d)中获得的经热处理的轻质金属工件冷却至室温。例如，以≥20K/秒或者20K/秒至1000K/秒的冷却速率将经热处理的轻质金属工件冷却至室温。

这样的用于冷却经热处理的轻质金属工件的方法在现有技术中是已知的。例如，可以借助于在移动空气中冷却或者通过在水中骤冷以限定方式将经热处理的轻质金属工件冷却至室温。

替代地，露天将步骤d)中获得的经热处理的轻质金属工件冷却至室温。

本发明还涉及一种用于通过喷镀法生产轻质金属工件的方法。所述轻质金属工件优选地通过如下文所述的方法来生产。

根据本发明的用于生产轻质金属工件的方法至少包括以下步骤：

a)提供铝合金，

b)通过喷镀法生产包含来自步骤a)的铝合金的轻质金属工件，

c)以≤10000000K/秒的固化速率将步骤b)中获得的所述轻质金属工件冷却至≤200℃，以及

d)在100℃至400℃的温度下使来自步骤c)的所述轻质金属工件经受热处理。

在一个实施方案中，用于生产轻质金属工件的方法由以下步骤组成：

a)提供铝合金，

b)通过喷镀法生产包含来自步骤a)的铝合金的轻质金属工件，

c)以≤10000000K/秒的固化速率将步骤b)中获得的所述轻质金属工件冷却至≤200℃，以及

d)在100℃至400℃的温度下使来自步骤c)的所述轻质金属工件经受热处理。

关于步骤a)、b)和d)，参照以上关于铝合金、用于通过加层制造生产轻质金属工件的方法的限定及其实施方案。

用于通过喷镀法生产轻质金属工件的方法是现有技术中已知的。例如，可以通过冷气体、常压等离子体、HVOF或火焰喷镀来生产轻质金属工件。

由于根据本发明的轻质金属工件所提供的优点，本发明还涉及包含所述铝合金的轻质金属工件。例如，轻质金属工件由所述铝合金组成。

本发明还涉及所述铝合金用于通过加层制造和/或喷镀法生产耐热的轻质金属工件的用途。

本发明的另一个方面还涉及所述铝合金用于以下方面的用途：发动机组件、气缸盖、曲柄壳体、耐热安全组件、空调系统组件、结构飞行器组件(特别是在超音速飞行器的情况下)、动力装置段、标塔，或者作为用于组件的涂覆材料。

如上所述，根据本发明的铝合金提供了这样的优点：其可以直接整合在部分或整体组件制造的生产过程中。另一个优点在于：通过根据本发明的铝合金可以避免复杂的热机械处理并因此进一步可以节省昂贵且耗时的工艺步骤。再一个优点在于：根据本发明的铝合金能够进行热处理而没有材料损坏和/或热应力/翘曲。又一个优点在于：由于使用根据本发明的铝合金，可以省掉复杂的组件整平并且还可以提高组件的重现性和经济效率。另一个优点特别在于：根据本发明的铝合金适于生产轻质金属工件，特别是通过ALM工艺技术和/或喷镀法生产轻质金属工件。