通过增材制造制备金属部件的制作方法

本申请要求于2016年3月3日提交的美国临时专利申请62/302,847的权益和优先权，其全部公开内容被援引纳入本文。在各实施例中，本发明涉及通过增材制造技术形成金属部件。
背景技术：
增材制造或三维(3d)打印是一种广泛使用的技术，用于快速制造和快速成型。通常，增材制造需要通过计算机控制逐层沉积材料以形成三维物体。迄今为止，大多数增材制造技术都使用聚合物或塑料材料作为原材料，因为这种材料易于处理并在低温下熔化。由于增材制造涉及一次仅熔化少量材料，因此该方法有可能成为制造由金属制成的大型复杂结构的有用技术。不幸的是，金属材料的增材制造并非没有挑战。当通过增材制造用金属前驱体材料制造三维部件时，前驱体材料的熔化可能导致火花、起泡和飞溅(即前驱体材料本身的小块喷射)。另外，即使利用常规前驱体材料成功地制造出三维部件，该部件也可能显现出过多的孔隙、裂缝、材料飞溅以及不足的密度和可加工性。鉴于前述内容，需要用于金属部件的增材制造的改进的前驱体材料。技术实现要素：根据本发明的各实施例，制备用作增材制造工序的原材料的线材，使得其中的气态和/或挥发性杂质的量减少或最小化。如本文所用，术语“挥发性元素”是指沸点低于标称的多数线材的熔点的元素。例如，氧(o)、钠(na)、镁(mg)、磷(p)、硫(s)、钾(k)、钙(ca)和锑(sb)等元素的浓度可以保持低于20ppm的浓度、低于10ppm的浓度，低于5ppm的浓度、低于3ppm的浓度，低于2ppm的浓度、或甚至低于1ppm的浓度(除非另有说明，否则本文所有浓度均以重量计)，并且在本发明的各实施例中，这些元素中的一种或多种、或甚至全部可以是挥发性元素。前驱体线材本身可包括、基本由或由一种或多种耐火金属例如铌(nb)、钽(ta)、铼(re)、钨(w)和/或钼(mo)组成。该线材可用于增材制造工序中以形成三维部件例如耐火坩埚。在本发明的各实施例中，前驱体线材至少部分地通过在真空或基本惰性环境中电弧熔化来制造。电弧熔化工序有利地使线材内的挥发性杂质的浓度最小化或降低，从而能够利用该线材进行成功的增材制造过程。所得到的线材用于增材制造工序中以形成至少部分地由前驱体材料构成的三维部件。在示例性实施例中，朝向可移动的平台进给线材，并且线材的前端通过例如电子束或激光熔化。平台(和/或线材)移动使得熔化线材描绘出最终部件的基本上二维切片的图案；以这种方式，最终部件通过线材的熔化和快速凝固以逐层方式制造。在这种增材制造工序中，在形成三维部件期间成功熔化线材，同时具有最小的(如果有的话)火花、起泡和/或喷溅。此外，成品部件具有高密度(例如大于理论密度的96％、大于97％、大于98％、或甚至大于99％)，没有可伴随使用常规的粉末冶金原料特别是耐火金属出现的孔隙或裂缝。根据本发明实施例的线材还可以用于各种不同的送丝焊接应用(例如mig焊接、焊接修复)，其中电弧在线材和工件之间击打，从而导致线材的一部分与工件熔合。在一个方面，本发明的实施例的特征在于一种制造三维部件的方法，该三维部件包括钼、基本由钼组成或由钼组成。在步骤(a)中，将粉末压实以形成原料电极。粉末包括钼、基本由钼组成或由钼组成。在步骤(b)中，原料电极在包括真空或一种或多种惰性气体、基本由真空或一种或多种惰性气体组成或由真空或一种或多种惰性气体组成的加工环境中被电弧熔化，从而形成坯料。在步骤(c)中，坯料被机械变形成直径(或其它维度例如宽度)小于坯料直径(或其它维度例如宽度)的线材。在步骤(d)中，相对于平台平移线材的前端(即线材的全部或一部分被平移、平台被平移或两者都被平移)。在步骤(e)中，当平移线材的前端时，线材的前端被能量源熔化以形成熔珠，由此珠粒冷却以形成三维部件的层的至少一部分。在步骤(f)中，重复步骤(d)和(e)一次或多次以产生三维部件(或其至少一部分)。该三维部件包括钼、基本由钼组成或由钼组成。本发明的实施例可以包括以下任意各种组合中的一个或多个。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以小于5ppm(以重量计)、小于4ppm(以重量计)、小于3ppm(以重量计)、小于2ppm(以重量计)、或小于1ppm(以重量计)。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以不小于0.001ppm(以重量计)、不小于0.005ppm(以重量计)、不小于0.01ppm(以重量计)、不小于0.05ppm(以重量计)、不小于0.1ppm(以重量计)、或不小于0.5ppm(以重量计)。线材内的氧浓度可小于25ppm(以重量计)、小于22ppm(以重量计)、小于20ppm(以重量计)、小于19ppm(以重量计)、小于18ppm(以重量计)、小于15ppm(以重量计)、或小于10ppm(以重量计)。线材内的氧浓度可以不小于0.001ppm(以重量计)、不小于0.005ppm(以重量计)、不小于0.01ppm(以重量计)、不小于0.05ppm(以重量计)、不小于0.1ppm(以重量计)、不小于0.5ppm(以重量计)、不小于1ppm(以重量计)、或不小于2ppm(以重量计)。三维部件的至少一部分的密度可以大于钼的理论密度的97％、大于钼的理论密度的98％、大于钼的理论密度的99％、或大于钼的理论密度的99.5％。三维部件的至少一部分的密度可以不大于钼的理论密度的100％、不大于钼的理论密度的99.9％、或不大于钼的理论密度的99.8％。步骤(c)可包括拉伸、辊轧、型锻、挤压和/或皮尔格式轧制、基本由或由拉伸、辊轧、型锻、挤压和/或皮尔格式轧制组成。步骤(a)可包括在大于900℃、大于950℃、大于1000℃、大于1100℃或大于1200℃的温度下烧结被压实的粉末。步骤(a)可包括在低于2500℃的温度下烧结被压实的粉末。在步骤(e)中，能量源可包括电子束和/或激光束、基本由或由电子束和/或激光束组成。在步骤(a)之前，粉末可以通过以下工序来提供，该工序包括等离子体致密化和/或等离子体雾化、基本由等离子体致密化和/或等离子体雾化组成或由等离子体致密化和/或等离子体雾化组成。在步骤(a)之前，粉末可以通过以下工序来提供，该工序包括、基本由或由以下组成：(i)氢化金属以形成金属氢化物，(ii)将金属氢化物机械研磨成多个颗粒，和(iii)使金属氢化物颗粒脱氢。本发明的实施例包括根据任何上述方法制造的三维物体或部件。在另一方面，本发明的实施例的特征在于一种利用线材制造三维部件的方法。该部件包括钼、基本由钼组成或由钼组成。该线材通过以下工序生产，该工序包括、基本由或由以下组成：(i)压实粉末以形成原料电极，该粉末包括钼、基本由钼组成或由钼组成，(ii)在加工环境中电弧熔化该原料电极，该加工环境包括真空或一种或多种惰性气体、基本由真空或一种或多种惰性气体组成或由真空或一种或多种惰性气体组成，从而形成坯料，和(iii)将坯料机械变形成直径(或其它维度例如宽度)小于坯料直径(或其它维度例如宽度)的线材。在步骤(a)中，相对于平台平移线材的前端(即线材的全部或一部分被平移、平台被平移或两者都被平移)。在步骤(b)中，当平移线材的前端时，线材的前端被能量源熔化以形成熔珠，由此珠粒冷却以形成三维部件层的至少一部分。在步骤(e)中，重复步骤(a)和(b)一次或多次以产生三维部件的至少一部分。该三维部件包括钼、基本由钼组成或由钼组成。本发明的实施例可以包括以下任意各种组合中的一个或多个。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以小于5ppm(以重量计)、小于4ppm(以重量计)、小于3ppm(以重量计)、小于2ppm(以重量计)或小于1ppm(以重量计)。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以不小于0.001ppm(以重量计)、不小于0.005ppm(以重量计)、不小于0.01ppm(以重量计)、不小于0.05ppm(以重量计)、不小于0.1ppm(以重量计)或不小于0.5ppm(以重量计)。线材内的氧浓度可以小于25ppm(以重量计)、小于22ppm(以重量计)、小于20ppm(以重量计)、小于19ppm(以重量计)、小于18ppm(以重量计)、小于15ppm(以重量计)或小于10ppm(以重量计)。线材内的氧浓度可以不小于0.001ppm(以重量计)、不小于0.005ppm(以重量计)、不小于0.01ppm(以重量计)、不小于0.05ppm(以重量计)、不小于0.1ppm(以重量计)、不小于0.5ppm(以重量计)、不小于1ppm(以重量计)或不小于2ppm(以重量计)。三维部件的至少一部分的密度可以大于钼的理论密度的97％、大于钼的理论密度的98％、大于钼的理论密度99％或大于钼的理论密度的99.5％。三维部件的至少一部分的密度可以不大于钼的理论密度的100％、不大于钼的理论密度的99.9％或不大于钼的理论密度的99.8％。将坯料机械地变形成线材可以包括拉伸、辊轧、型锻、挤压和/或皮尔格式轧制、基本由或由拉伸、辊轧、型锻、挤压和/或皮尔格式轧制组成。产生线材的过程可包括在大于900℃、大于950℃、大于1000℃、大于1100℃或大于1200℃的温度下烧结被压实的粉末。产生线材的工序可包括在低于2500℃的温度下烧结被压实的粉末。在步骤(b)中，能量源可包括电子束和/或激光束、基本由或由电子束和/或激光束组成。产生线材的工序可包括通过以下工序来提供粉末，该工序包括等离子体致密化和/或等离子体雾化、基本由或由等离子体致密化和/或等离子体雾化组成。产生线材的工序可包括通过以下工序来提供粉末，该工序包括、基本由或由以下组成：(i)氢化金属以形成金属氢化物，(ii)将金属氢化物机械研磨成多个颗粒，和(iii)使金属氢化物颗粒脱氢。本发明的实施例包括根据任何上述方法制造的三维物体或部件。在又一方面，本发明的实施例的特征在于制造三维部件的方法，该部件包括钼、基本由钼组成或由钼组成。在步骤(a)中，提供包括电弧熔化的钼、基本由电弧熔化的钼组成或由电弧熔化的钼组成的线材。在步骤(b)中，相对于平台平移线材的前端(即线材的全部或一部分被平移、平台被平移或两者都被平移)。在步骤(c)中，当平移线材的前端时，线材的前端被能量源熔化以形成熔珠，由此珠粒冷却以形成三维部件层的至少一部分。在步骤(d)中，重复步骤(b)和(c)一次或多次以产生三维部件的至少一部分。该三维部件包括钼、基本由钼组成或由钼组成。本发明的实施例可以包括以下任意各种组合中的一个或多个。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以小于5ppm(以重量计)、小于4ppm(以重量计)、小于3ppm(以重量计)、小于2ppm(以重量计)或小于1ppm(以重量计)。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以不小于0.001ppm(以重量计)、不小于0.005ppm(以重量计)、不小于0.01ppm(以重量计)、不小于0.05ppm(以重量计)、不小于0.1ppm(以重量计)或不小于0.5ppm(以重量计)。线材内的氧浓度可以小于25ppm(以重量计)、小于22ppm(以重量计)、小于20ppm(以重量计)、小于19ppm(以重量计)、小于18ppm(以重量计)、小于15ppm(以重量计)或小于10ppm(以重量计)。线材内的氧浓度可以不小于0.001ppm(以重量计)、不小于0.005ppm(以重量计)、不小于0.01ppm(以重量计)、不小于0.05ppm(以重量计)、不小于0.1ppm(以重量计)、不小于0.5ppm(以重量计)、不小于1ppm(以重量计)或不小于2ppm(以重量计)。三维部件的至少一部分的密度可以大于钼的理论密度的97％、大于钼的理论密度的98％、大于钼的理论密度99％或大于钼的理论密度的99.5％。三维部件的至少一部分的密度可以不大于钼的理论密度的100％、不大于钼的理论密度的99.9％或不大于钼的理论密度的99.8％。在步骤(c)中，能量源可包括电子束和/或激光束、基本由或由电子束和/或激光束组成。产生线材的过程可包括、基本由或由以下组成：(i)压实粉末以形成原料电极，该粉末包括钼、基本由钼组成或由钼组成，(ii)在加工环境中电弧熔化该原料电极，该加工环境包括真空或一种或多种惰性气体、基本由真空或一种或多种惰性气体组成或由真空或一种或多种惰性气体组成，从而形成坯料，和(iii)将坯料机械变形成直径(或其它维度例如宽度)小于坯料直径(或其它维度例如宽度)的线材。本发明的实施例包括根据任何上述方法制造的三维物体或部件。在另一方面，本发明的实施例的特征在于使用原材料通过增材制造来制得的三维部件，该原材料包括钼、基本由钼组成或由钼组成。该部件包括多个层、基本由多个层组成或由多个层组成。每层包括固化的钼、基本由固化的钼组成或由固化的钼组成。该部件在连续层之间基本上没有间隙和/或在一个或多个层内基本上没有间隙。该部件基本上没有裂缝。三维部件的至少一部分的密度可以大于钼的理论密度的97％、大于钼的理论密度的98％、大于钼的理论密度的99％或大于钼的理论密度的99.5％。三维部件的至少一部分的密度可以不大于钼的理论密度的100％、不大于钼的理论密度的99.9％或不大于钼的理论密度的99.8％。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以小于5ppm(以重量计)、小于4ppm(以重量计)、小于3ppm(以重量计)、小于2ppm(以重量计)或小于1ppm(以重量计)。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以不小于0.001ppm(以重量计)、不小于0.005ppm(以重量计)、不小于0.01ppm(以重量计)、不小于0.05ppm(以重量计)、不小于0.1ppm(以重量计)或不小于0.5ppm(以重量计)。本发明的实施例可以包括以下任意各种组合中的一个或多个。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以小于5ppm(以重量计)、小于4ppm(以重量计)、小于3ppm(以重量计)、小于2ppm(以重量计)或小于1ppm(以重量计)。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以不小于0.001ppm(以重量计)、不小于0.005ppm(以重量计)、不小于0.01ppm(以重量计)、不小于0.05ppm(以重量计)、不小于0.1ppm(以重量计)或不小于0.5ppm(以重量计)。线材内的氧浓度可以小于5ppm(以重量计)、小于4ppm(以重量计)、小于3ppm(以重量计)、小于2ppm(以重量计)或小于1ppm(以重量计)。线材内的氧浓度可以不小于0.001ppm(以重量计)、不小于0.005ppm(以重量计)、不小于0.01ppm(以重量计)、不小于0.05ppm(以重量计)、不小于0.1ppm(以重量计)、不小于0.5ppm(以重量计)、不小于1ppm(以重量计)或不小于2ppm(以重量计)。原材料可包括线材、基本由线材组成或由线材组成。原材料可包括电弧熔化的线材、基本由电弧熔化的线材组成或由电弧熔化的线材(即至少部分地通过电弧熔化制造的线材)组成。原材料可包括线材、基本由线材组成或由线材组成，该线材通过以下工序制造，该工序包括、基本由或由以下组成：(i)压实粉末以形成原料电极，该粉末包括钼、基本由钼组成或由钼组成，(ii)在加工环境中电弧熔化该原料电极，该加工环境包括真空或一种或多种惰性气体、基本由真空或一种或多种惰性气体组成或由真空或一种或多种惰性气体组成，从而形成坯料，和(iii)将坯料机械变形成直径小于坯料直径的线材。在一个方面，本发明的实施例的特征在于制造三维部件的方法，该三维部件包含金属材料、基本由金属材料组成或由金属材料组成。在步骤(a)中，将粉末压实以形成原料电极。粉末包含金属材料、基本由金属材料组成或由金属材料组成。在步骤(b)中，原料电极在加工环境中被电弧熔化，该加工环境包括真空或一种或多种惰性气体、基本由真空或一种或多种惰性气体组成或由真空或一种或多种惰性气体组成，从而形成坯料。在步骤(c)中，坯料机械变形成直径(或其它维度例如宽度)小于坯料直径(或其它维度例如宽度)的线材。在步骤(d)中，相对于平台平移线材的前端(即线材的全部或一部分被平移、平台被平移或两者都被平移)。在步骤(e)中，当平移线材的前端时，线材的前端被能量源熔化以形成熔珠，由此珠粒冷却以形成三维部件的层的至少一部分。在步骤(f)中，重复步骤(d)和(e)一次或多次以产生三维部件(或其至少一部分)。该三维部件包括钼、基本由钼组成或由钼组成。本发明的实施例可以包括以下任意各种组合中的一个或多个。金属材料可包括一种或多种耐火金属、基本由一种或多种耐火金属组成或由一种或多种耐火金属组成。金属材料可包括铌、钽、铼、钨和/或钼、基本由铌、钽、铼、钨和/或钼组成或由铌、钽、铼、钨和/或钼组成。金属材料可包括铌、钽、铼和/或钨、基本由铌、钽、铼和/或钨组成或由铌、钽、铼和/或钨组成。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以小于5ppm(以重量计)、小于4ppm(以重量计)、小于3ppm(以重量计)、小于2ppm(以重量计)或小于1ppm(以重量计)。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以不小于0.001ppm(以重量计)、不小于0.005ppm(以重量计)、不小于0.01ppm(以重量计)、不小于0.05ppm(以重量计)、不小于0.1ppm(以重量计)或不小于0.5ppm(以重量计)。线材内的氧浓度可以小于25ppm(以重量计)、小于22ppm(以重量计)、小于20ppm(以重量计)、小于19ppm(以重量计)、小于18ppm(以重量计)、小于15ppm(以重量计)或小于10ppm(以重量计)。线材内的氧浓度可以不小于0.001ppm(以重量计)、不小于0.005ppm(以重量计)、不小于0.01ppm(以重量计)、不小于0.05ppm(以重量计)、不小于0.1ppm(以重量计)、不小于0.5ppm(以重量计)、不小于1ppm(以重量计)或不小于2ppm(以重量计)。三维部件的至少一部分的密度可以大于金属材料的理论密度的97％、大于金属材料的理论密度的98％、大于金属材料的理论密度99％或大于金属材料的理论密度的99.5％。三维部件的至少一部分的密度可以不大于金属材料的理论密度的100％、不大于金属材料的理论密度的99.9％或不大于金属材料的理论密度的99.8％。步骤(c)可包括拉伸、辊轧、型锻、挤压和/或皮尔格式轧制，基本由拉伸、辊轧、型锻、挤压和/或皮尔格式轧制组成或由拉伸、辊轧、型锻、挤压和/或皮尔格式轧制组成。步骤(a)可包括在大于900℃、大于950℃、大于1000℃、大于1100℃或大于1200℃的温度下烧结被压实的粉末。步骤(a)可包括在低于3500℃、低于3000℃或低于2500℃的温度下烧结被压实的粉末。在步骤(e)中，能量源可包括电子束和/或激光束、基本由电子束和/或激光束组成或由电子束和/或激光束组成。在步骤(a)之前，粉末可以通过以下工序来提供，该工序包括等离子体致密化和/或等离子体雾化、基本由等离子体致密化和/或等离子体雾化组成或由等离子体致密化和/或等离子体雾化组成。在步骤(a)之前，粉末可以通过以下工序来提供，该工序包括、基本由或由以下组成：(i)氢化金属以形成金属氢化物，(ii)将金属氢化物机械研磨成多个颗粒，和(iii)使金属氢化物颗粒脱氢。本发明的实施例包括根据任何上述方法制造的三维物体或部件。在另一方面，本发明的实施例的特征在于使用线材制造三维部件的方法。该部件包含金属材料、基本由金属材料组成或由金属材料组成。该线材通过以下工序制造，该工序包括、基本由或由以下组成：(i)压实粉末以形成原料电极，该粉末包含金属材料、基本由金属材料组成或由金属材料组成，(ii)在加工环境中电弧熔化该原料电极，该加工环境包括真空或一种或多种惰性气体、基本由真空或一种或多种惰性气体组成或由真空或一种或多种惰性气体组成，从而形成坯料，和(iii)将坯料机械变形成直径(或其它维度例如宽度)小于坯料直径(或其它维度例如宽度)的线材。在步骤(a)中，相对于平台平移线材的前端(即线材的全部或一部分被平移、平台被平移或两者都被平移)。在步骤(b)中，当平移线材的前端时，线材的前端被能量源熔化以形成熔珠，由此珠粒冷却以形成三维部件层的至少一部分。在步骤(c)中，重复步骤(a)和(b)一次或多次以产生三维部件的至少一部分。该三维部件包含金属材料、基本由金属材料组成或由金属材料组成。本发明的实施例可以包括以下任意各种组合中的一个或多个。金属材料可包括一种或多种耐火金属、基本由一种或多种耐火金属组成或由一种或多种耐火金属组成。金属材料可包括铌、钽、铼、钨和/或钼、基本由铌、钽、铼、钨和/或钼组成或由铌、钽、铼、钨和/或钼组成。金属材料可包括铌、钽、铼和/或钨、基本由铌、钽、铼和/或钨组成或由铌、钽、铼和/或钨组成。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以小于5ppm(以重量计)、小于4ppm(以重量计)、小于3ppm(以重量计)、小于2ppm(以重量计)或小于1ppm(以重量计)。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以不小于0.001ppm(以重量计)、不小于0.005ppm(以重量计)、不小于0.01ppm(以重量计)、不小于0.05ppm(以重量计)、不小于0.1ppm(以重量计)或不小于0.5ppm(以重量计)。线材内的氧浓度可以小于25ppm(以重量计)、小于22ppm(以重量计)、小于20ppm(以重量计)、小于19ppm(以重量计)、小于18ppm(以重量计)、小于15ppm(以重量计)或小于10ppm(以重量计)。线材内的氧浓度可以不小于0.001ppm(以重量计)、不小于0.005ppm(以重量计)、不小于0.01ppm(以重量计)、不小于0.05ppm(以重量计)、不小于0.1ppm(以重量计)、不小于0.5ppm(以重量计)、不小于1ppm(以重量计)或不小于2ppm(以重量计)。三维部件的至少一部分的密度可以大于金属材料的理论密度的97％、大于金属材料的理论密度的98％、大于金属材料的理论密度99％或大于金属材料的理论密度的99.5％。三维部件的至少一部分的密度可以不大于金属材料的理论密度的100％、不大于金属材料的理论密度的99.9％或不大于金属材料的理论密度的99.8％。将坯料机械地变形成线材可以包括拉伸、辊轧、型锻、挤压和/或皮尔格式轧制、基本由拉伸、辊轧、型锻、挤压和/或皮尔格式轧制组成或由拉伸、辊轧、型锻、挤压和/或皮尔格式轧制组成。产生线材的过程可包括在大于900℃、大于950℃、大于1000℃、大于1100℃或大于1200℃的温度下烧结被压实的粉末。产生线材的工艺可包括在低于3500℃、低于3000℃或低于2500℃的温度下烧结被压实的粉末。在步骤(b)中，能量源可包括电子束和/或激光束、基本由电子束和/或激光束组成或由电子束和/或激光束组成。产生线材的工序可包括通过以下工序来提供粉末，该工序包括等离子体致密化和/或等离子体雾化，基本由等离子体致密化和/或等离子体雾化组成或由等离子体致密化和/或等离子体雾化组成。产生线材的工序可包括通过以下工序来提供粉末，该工序包括、基本由或由以下组成：(i)氢化金属以形成金属氢化物，(ii)将金属氢化物机械研磨成多个颗粒，和(iii)使金属氢化物颗粒脱氢。本发明的实施例包括根据任何上述方法制造的三维物体或部件。在又一方面，本发明的实施例的特征在于制造三维部件的方法，该部件包含金属材料、基本由金属材料组成或由金属材料组成。在步骤(a)中，提供包括电弧熔化的金属材料、基本由电弧熔化的金属材料组成或由电弧熔化的金属材料组成的线材。在步骤(b)中，相对于平台平移线材的前端(即线材的全部或一部分被平移、平台被平移或两者都被平移)。在步骤(c)中，当平移线材的前端时，线材的前端被能量源熔化以形成熔珠，由此珠粒冷却以形成三维部件层的至少一部分。在步骤(d)中，重复步骤(b)和(c)一次或多次以产生三维部件的至少一部分。该三维部件包含金属材料、基本由金属材料组成或由金属材料组成。本发明的实施例可以包括以下任意各种组合中的一个或多个。金属材料可包括一种或多种耐火金属、基本由一种或多种耐火金属组成或由一种或多种耐火金属组成。金属材料可包括铌、钽、铼、钨和/或钼、基本由铌、钽、铼、钨和/或钼组成或由铌、钽、铼、钨和/或钼组成。金属材料可包括铌、钽、铼和/或钨、基本由铌、钽、铼和/或钨组成或由铌、钽、铼和/或钨组成。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以小于5ppm(以重量计)、小于4ppm(以重量计)、小于3ppm(以重量计)、小于2ppm(以重量计)或小于1ppm(以重量计)。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以不小于0.001ppm(以重量计)、不小于0.005ppm(以重量计)、不小于0.01ppm(以重量计)、不小于0.05ppm(以重量计)、不小于0.1ppm(以重量计)或不小于0.5ppm(以重量计)。线材内的氧浓度可以小于25ppm(以重量计)、小于22ppm(以重量计)、小于20ppm(以重量计)、小于19ppm(以重量计)、小于18ppm(以重量计)、小于15ppm(以重量计)或小于10ppm(以重量计)。线材内的氧浓度可以不小于0.001ppm(以重量计)、不小于0.005ppm(以重量计)、不小于0.01ppm(以重量计)、不小于0.05ppm(以重量计)、不小于0.1ppm(以重量计)、不小于0.5ppm(以重量计)、不小于1ppm(以重量计)或不小于2ppm(以重量计)。三维部件的至少一部分的密度可以大于金属材料的理论密度的97％、大于金属材料的理论密度的98％、大于金属材料的理论密度99％或大于金属材料的理论密度的99.5％。三维部件的至少一部分的密度可以不大于金属材料的理论密度的100％、不大于金属材料的理论密度的99.9％或不大于金属材料的理论密度的99.8％。在步骤(c)中，能量源可包括电子束和/或激光束、基本由电子束和/或激光束组成或由电子束和/或激光束组成。产生线材的工序可包括、基本由或由以下组成：(i)压实粉末以形成原料电极，该粉末包含金属材料、基本由金属材料组成或由金属材料组成，(ii)在加工环境中电弧熔化该原料电极，该加工环境包括真空或一种或多种惰性气体、基本由真空或一种或多种惰性气体组成或由真空或一种或多种惰性气体组成，从而形成坯料，和(iii)将坯料机械变形成直径(或其它维度如宽度)小于坯料直径(或其它维度如宽度)的线材。本发明的实施例包括根据任何上述方法制造的三维物体或部件。在另一方面，本发明的实施例的特征在于使用原材料通过增材制造来制得的三维部件，该原材料包含金属材料、基本由金属材料组成或由金属材料组成。该部件包括多个层、基本由多个层组成或由多个层组成。每层包括固化的金属材料、基本由固化的金属材料组成或由固化的金属材料组成。该部件在连续层之间基本上没有间隙和/或在一个或多个层内基本上没有间隙。该部件基本上没有裂缝。三维部件的至少一部分的密度可以大于金属材料的理论密度的97％、大于金属材料的理论密度的98％、大于金属材料的理论密度的99％或大于金属材料的理论密度的99.5％。三维部件的至少一部分的密度可以不大于金属材料的理论密度的100％、不大于金属材料的理论密度的99.9％或不大于金属材料的理论密度的99.8％。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以小于5ppm(以重量计)、小于4ppm(以重量计)、小于3ppm(以重量计)、小于2ppm(以重量计)或小于1ppm(以重量计)。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以不小于0.001ppm(以重量计)、不小于0.005ppm(以重量计)、不小于0.01ppm(以重量计)、不小于0.05ppm(以重量计)、不小于0.1ppm(以重量计)或不小于0.5ppm(以重量计)。本发明的实施例可以包括以下任意各种组合中的一个或多个。金属材料可包括一种或多种耐火金属、基本由一种或多种耐火金属组成或由一种或多种耐火金属组成。金属材料可包括铌、钽，铼，钨和/或钼、基本由铌、钽，铼，钨和/或钼组成或由铌、钽，铼，钨和/或钼组成。金属材料可包括铌，钽，铼和/或钨、基本由铌，钽，铼和/或钨组成或由铌，钽，铼和/或钨组成。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以小于5ppm(以重量计)、小于4ppm(以重量计)、小于3ppm(以重量计)、小于2ppm(以重量计)或小于1ppm(以重量计)。线材内的钠、钙、锑、镁、磷和/或钾的浓度可以不小于0.001ppm(以重量计)、不小于0.005ppm(以重量计)、不小于0.01ppm(以重量计)、不小于0.05ppm(以重量计)、不小于0.1ppm(以重量计)或不小于0.5ppm(以重量计)。线材内的氧浓度可以小于5ppm(以重量计)、小于4ppm(以重量计)、小于3ppm(以重量计)、小于2ppm(以重量计)或小于1ppm(以重量计)。线材内的氧浓度可以不小于0.001ppm(以重量计)、不小于0.005ppm(以重量计)、不小于0.01ppm(以重量计)、不小于0.05ppm(以重量计)、不小于0.1ppm(以重量计)、不小于0.5ppm(以重量计)、不小于1ppm(以重量计)或不小于2ppm(以重量计)。原材料可包括线材、基本由线材组成或由线材组成。原材料可包括电弧熔化的线材、基本由电弧熔化的线材组成或由电弧熔化的线材(即至少部分地通过电弧熔化制造的线材)组成。原材料可包括线材、基本由线材组成或由线材组成，该线材通过以下工序制造，该工序包括、基本由或由以下组成：(i)压实粉末以形成原料电极，该粉末包含金属材料、基本由金属材料组成或由金属材料组成，(ii)在加工环境中电弧熔化该原料电极，该加工环境包括真空或一种或多种惰性气体、基本由真空或一种或多种惰性气体组成或由真空或一种或多种惰性气体组成，从而形成坯料，和(iii)将坯料机械变形成直径小于坯料直径的线材。通过参考以下具体实施方式、附图和权利要求书，本文公开的本发明的这些和其它目的以及优点和特征将变得更加明显。此外，应该理解的是，这里描述的各实施例的特征不是相互排斥的，并且可以以各种组合和置换的形式存在。如本文所用，术语“大约”和“基本上”是指±10％，在一些实施例中，是指±5％。除非本文另有定义，否则术语“基本由...组成”意味着排除有助于功能的其它材料。尽管如此，这些其它材料可以以微量共同或单独存在。例如，基本由多种金属组成的结构通常仅包括那些金属和仅有无意的杂质(可以是金属或非金属的)，这些杂质可以通过化学分析检测到但对功能没有贡献。如本文所用，“基本由至少一种金属组成”是指金属或两种或更多种金属的混合物，但不是指金属和非金属元素之间的化合物或化学物质如氧、硅或氮(例如金属氮化物、金属硅化物或金属氧化物)；这些非金属元素或化学物质可以以微量(例如杂质)一起或单独存在。附图说明在附图中，相同的附图标记在不同视图中通常指代相同的部件。而且，附图不一定按比例绘制，而是通常将重点放在示出本发明的原理上。在以下描述中，参考以下附图描述本发明的各实施例，其中：图1是根据本发明的各实施例的用于形成金属坯料的电弧熔化设备的剖视示意图；图2是根据本发明的各实施例的由金属棒材或坯料制造的线材的示意图；图3是根据本发明的各实施例的用于制造三维金属部件的增材制造设备的示意图。图4是在增材制造工序中根据本发明的各实施例制造的线材的前端的图像；图5是利用图4的线材通过增材制造来制造的三维部件的图像；图6是图5的部件在加工之后的图像；图7是在增材制造工序中传统线材的前端的图像；和图8a和图8b是利用图7的线材通过增材制造来制造的三维部件的图像。具体实施方式根据本发明的各实施例，所需金属前驱体材料的坯料通过将粉末压实成棒材或其它三维结构来形成，所述粉末包括前驱体材料、基本由或由前驱体材料(例如一种或多种耐火金属)组成。粉末本身最初可以利用一种或多种技术来形成，这些技术最小化或实质性降低粉末中氧和其它挥发性元素的量。以这种方式，线材中的这种挥发性物质的量被最小化或得以减少。例如，可以通过氢化/脱氢工序、等离子体致密化和/或等离子体雾化来形成和/或处理各种粉末，并且粉末可以具有低浓度的挥发性物质例如氧(例如，氧含量低于300ppm、低于100ppm、低于50ppm、或甚至低于30ppm)。如本领域已知的，氢化/脱氢工序包括通过氢引入使金属脆化(从而形成氢化物相)，然后进行机械研磨(例如球磨)和脱氢(例如在真空中加热)。各种粉末或粉末前驱体甚至可以与一种或多种对氧具有较高亲和力的材料(如金属)(例如钙、镁等)结合，在高温下脱氧，然后与高氧亲和力材料分离，例如通过化学浸出，如1999年8月19日提交的美国专利第6,261,337号(′337专利)所详述地，其全部公开内容被援引纳入本文。如在2017年1月27日提交的美国专利申请第15/416，253号(其全部公开内容被援引纳入本文)所述，在等离子体致密化工序中，金属颗粒被进给到等离子体喷射器或等离子体喷枪中，由此至少部分地熔化，并且在冷却时倾向于具有基本上球形的形态。等离子体致密化工序还可以降低金属粉末中挥发性元素的浓度。然后可以烧结经压实的粉末棒材以形成用于电弧熔化工序的原料电极。例如该棒材可以在约1800℃至约2200℃的温度下烧结。如图1所示，原料电极100通常放置在坩埚105上(其可包括铜、基本由或由铜组成)，该坩埚可以通过冷却剂(例如水或其它热交换流体)流来冷却，该冷却剂流在坩埚105内和/或周围循环。如图所示，冷却剂可以从冷却入口110流入并经由冷却出口115流出坩埚105。在各实施例中，前驱体材料的少量进料120被置于坩埚105的底部，并且在进料120与原料电极100之间施加电流(例如数百甚至数千安培的dc电流)。可以由电源125施加的电流在原料电极100与坩埚105内的进料120之间产生电弧130，使原料电极100熔化，形成具有坩埚105的内部形状的坯料(例如圆形且至少部分圆柱形)。在坩埚105内和/或周围可存在真空或其它惰性气氛(例如氮气、氩气或其它惰性气体)，并且在电弧熔化期间原料电极100内的各种挥发性杂质可逸出到该环境中。所得到的坯料甚至可以进行一次或多次电弧熔化，以精炼坯料并进一步减小各种挥发性杂质的浓度。在电弧熔化工序之后，所得的坯料通过一个或多个机械变形过程被制成线材。例如坯料可被热加工(例如挤压、辊轧、锻造、皮尔格式轧制等)以形成直径小于初始坯料直径的棒材。通过压制例如冷均衡挤压或热均衡挤压，坯料和/或棒材可以被进一步致密化。该棒材然后可以通过例如拉伸、型锻、皮尔格式轧制、挤压等中的一种或多种被形成为具有最终所需直径的线材(在各实施例中，电弧熔化工序的直接产物即坯料可以直接形成线材，而不是在其间形成棒材)。在图2所示的示例性实施例中，通过拉伸穿过一个或多个拉伸模具220直到线材210的直径减小到所需尺寸而将棒200形成为线材210。在各实施例中，该拉伸被一个或多个其它机械变形过程例如皮尔格式轧制、辊轧、型锻、挤压等补充或替换，以减小棒200的直径(或其它横向尺寸)。在直径减小(例如拉伸)期间和/或之后，棒200和/或线材210可被退火。在直径减小期间和/或之后，坯料、棒和/或线材可以进行热处理。例如，坯料、棒和/或线材可以在高于900℃的温度下烧结。在根据本发明的实施例制造包括耐火金属、基本由或由一种或多种耐火金属(例如钼)组成的线材210后，则该线材210可用于经由增材制造组件300来制造三维部件。例如，如图3所示，使用送线器310，线材210可以被增量地进给到高能量源320的路径中(例如，由激光器或电子光束源330发射的电子束或激光束)，其熔化线材230的前端以形成小熔池(或“焊珠”或“熔潭”)340。整个组件300可以设置在真空室内，以防止或基本上减少来自周围环境的污染。支撑沉积物的基板350(可以如图所示，设置在平台360上)与线材/枪型组件之间的相对运动导致部件以叠层的方式制造。这种相对运动导致在线材230的前端处连续形成熔池340而连续形成三维物体的层370。如图3所示，层370的全部或一部分可以形成在一个或多个先前形成的层380上。基于计算机的控制器380可基于待制造部件的电子存储表示来控制相对移动(即平台360、线材/枪型组件或两者的移动)。例如，可从存储在存储器390中的所存储的最终部件的三维表示提取由熔化线材所描绘出的二维层。根据本发明实施例的基于计算机的控制系统(或“控制器”)380可以包括或基本由通用计算器件和系统总线394组成，该通用计算器件是包括处理单元(或“计算机处理器”)392的计算机形式，该系统总线将包括系统存储器390的各种系统组件结合到处理单元392。计算机通常包括各种计算机可读介质，其可以形成系统存储器390的一部分并由处理单元392读取。作为示例而非限制，计算机可读介质可包括计算机存储介质和/或通信介质。系统存储器390可以包括易失性和/或非易失性存储器形式的计算机存储介质，例如只读存储器(rom)和随机存取存储器(ram)。包含例如在启动期间有助于在元件之间传输信息的基本路线的基本输入/输出系统(bios)通常存储在rom中。ram通常包含处理单元392可立即访问的和/或当前正在操作的数据和/或程序模块。数据或程序模块可包括操作系统、应用程序、其它程序模块和程序数据。操作系统可以是或包括各种操作系统，例如microsoftwindows操作系统、unix操作系统、linux操作系统、xenix操作系统、ibmaix操作系统、hewlettpackardux操作系统、novellnetware操作系统、sunmicrosystemssolaris操作系统、os/2操作系统、beos操作系统、macintosh操作系统、apache操作系统、openstep操作系统或其它操作系统平台。任何合适的编程语言可以被用来实现本文描述的功能而无需过度实验。说明性地，所使用的编程语言可以包括汇编语言，例如ada、apl、basic、c、c++、c*、cobol、dbase、forth、fortran、java、modula-2、pascal、prolog、python、rexx和/或javascript。此外，不必将单一类型的指令或编程语言与本发明的系统和技术的操作结合使用。而是可以根据需要或期望使用任何数量的不同编程语言。计算环境还可以包括其它可移除的/不可移除的、易失性/非易失性计算机存储介质。例如，硬盘驱动器可以读取或写入不可移除的非易失性磁介质。磁盘驱动器可以读取或写入可移除的非易失性磁盘，并且光盘驱动器可以读取或写入可移除的非易失性光盘，例如cd-rom或其它光学介质。可以在示例性操作环境中使用的其它可移除的/不可移除的、易失性/非易失性计算机存储介质包括但不限于磁带盒、闪存卡、数字通用盘、数字录像带、固态ram、固态rom等。存储介质通常通过可移除的或不可移除的存储器接口连接到系统总线。执行命令和指令的处理单元392可以是通用计算机处理器，但是可以利用各种其它技术中的任何一种，该其它技术包括专用硬件、微计算机、小型计算机、大型计算机、编程微处理器、微控制器、外围集成电路元件、csic(用户专用集成电路)、asic(专用集成电路)、逻辑电路、数字信号处理器、诸如fpga(现场可编程门阵列)的可编程逻辑器件、pld(可编程逻辑器件)、pla(可编程逻辑阵列)、rfid处理器、智能芯片，或能够实现本发明实施例的过程的步骤的任何其它设备或设备配置。有利地，根据本发明实施例的线材包含减少的或最小量的(如果有的话)挥发性元素，例如o、na、mg、p、s、k、ca和sb，因此线材210在增材制造期间熔化，几乎没有任何火花，也没有在所打印的部件中引入孔隙、裂缝或其它缺陷。在增材制造过程完成之后，部件可以从平台移除并进行最终加工和/或抛光。示例1根据本发明的实施例来制造外径为0.062英寸的mo线(线材a)。具体地，线材a这样产生，通过(1)将纯度为99.95％的mo粉末压实成棒，(2)烧结该棒以形成原料电极，(3)在水冷铜坩埚内在真空下电弧熔化该原料电极以形成坯料，和(4)热加工该坯料以减小其直径。为了比较，通过常规的粉末冶金技术来制造外径为0.062英寸的对照mo线(线材b)。具体地，线材b这样产生，通过(1)将纯度为99.95％的mo粉末压实成坯料，(2)在氢气氛中烧结该坯料至至少93％的密度，和(3)热加工该坯料以减小其直径。通过辉光放电质谱(gdms)获得两种线材中各种杂质种类的详细组成信息，并列于表1中。表1元素在线材a中的组分(ppm)在线材b中的组分(ppm)na0.121mg0.045.8si534p0.973.6k0.062.4ca0.5321sb0.6718o1828如表1所示，线材a含有比线材b少得多的挥发性杂质。示例2来自示例1的线材a和b用于示例性增材制造工艺以制造三维mo部件。制造过程中，每根导线借助110ma(脉冲)电流下平均功率35kv的电子束被加热至熔化。进入电子束的线材进给速度约为30英寸/分钟，线材与制造平台之间的相对行进速度为10英寸/分钟。沉积速率约为0.91千克/小时。在使用线材a制造期间，沉积是平滑的并且基本上没有火花、起泡和飞溅。图4是在增材制造工序中在线材a的前端处形成的熔珠400的图像。图5是利用线材a制造的所得部件500的图像。如图所示，部件500没有可见的裂缝或其它缺陷，并且制造平台没有可见的飞溅物或其它碎屑。如图6所示，部件500可以对被机械加工和/或抛光，以去除由逐层制造工艺产生的任何粗糙，而不会产生裂缝或其它损坏。在使用线材b制造期间，沉积受到火花和起泡的影响。图7描绘了在增材制造过程中在线材b前端处形成的熔珠700。如图所示，由于例如线材b内的较高浓度的挥发性杂质，线材b有大量的孔或夹杂物710。另外，线材b在熔化和制造过程中产生可见火花720。图8a和图8b是利用线材b制造的三维部件800的图像。如图所示，部件800在其壁中具有可见的裂缝，且在制造平台和部件800本身上存在线材可见的飞溅。尝试加工部件800的是不成功的，并且部件800不能令人满意地用作坩埚，与部件500形成鲜明对比。测量成品部件500、800的密度并将结果列于下表2中。表2部件/部件内的位置密度(g/cc)理论密度的％500/壁的顶部10.1399.1500/壁的底部10.1499.2800/壁的顶部9.7395.2800/壁的中部9.8196.0800/壁的底部9.7595.4如图所示，使用线材a制造的部件500的密度远高于使用线材b制造的部件800的密度。此外，通过gdms执行所制得的部件500、800的组成分析并将结果显示在下面表3中。表3元素在部件500中的组分(ppm)在部件800中的组分(ppm)na0.012.4mg0.080.21si1231p0.271k0.071.8ca0.061.2sb0.091.3o＜5(小于检测极限)5.5如表3所示，可能由于线材的熔化和杂质的挥发，大多数杂质元素的浓度在制造过程中被降低。然而，利用线材a制得的部件500具有的这些杂质的浓度远低于使用线材b制得的部件800中的那些杂质的浓度。另外，即使利用线材b制得的部件800内的这些杂质元素的量往往低于线材b本身内的杂质水平，利用线材b制造的部件800仍具有不可接受的形态和密度，并伴随着在制造过程中产生火花和飞溅，如图8a和8b所示并在上面讨论过。这里所用的术语和表达用作描述的术语和表达而不是限制，且在使用这些术语和表达时无意排除所示和所述特征的任何等同或其部分。另外，已描述了本发明的某些实施例，但对本领域普通技术人员显而易见的是可以使用包含本文公开的概念的其它实施例而不脱离本发明的精神和范围。因此，所述实施例在所有方面都应被视为仅是说明性的而非限制性的。当前第1页12