Poudres d'alliages métalliques Ce guide permet de fabriquer des pièces de haute performance en utilisant la métallurgie des poudres, le pressage et le frittage ou les méthodes de fabrication additive dans les secteurs du transport, de l'industrie, de la médecine et de l'énergie. Ce guide couvre les différentes options d'alliage, les processus de production de poudre, les spécifications clés, les cas d'utilisation, les considérations de qualité et les conseils en matière d'approvisionnement.
Types de poudres d'alliages métalliques
Catégories communes :
| Type | Exemples | Propriétés principales |
|---|---|---|
| Alliages de nickel | Inconel, Monel, Hastelloy | Résistance à la corrosion, résistance à la chaleur |
| Alliages de cobalt | MP35N, Haynes 25, Stellite | Résistance à l'usure, biocompatibilité |
| Alliages de titane | Grade CP, Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb | Haute résistance, faible poids |
| Aciers inoxydables | 316, 17-4PH, 15-5PH | Résistance à la corrosion, solidité |
| Aciers à outils | H13, M2, M4, P20 | Résistance à l'usure, ténacité |
| Alliages de cuivre | Cuivre chromé, Laiton, Bronze | Conductivité électrique et thermique |
Faire correspondre les propriétés du matériau d'alliage aux exigences de performance des pièces critiques, telles que la tolérance à la chaleur, la dureté, la résistance à la fatigue, etc. en sélectionnant la qualité de la poudre.
Méthodes de production de poudre métallique
Principaux procédés de fabrication à l'échelle commerciale :
- Atomisation des gaz - Le gaz inerte à haute pression brise le flux de métal en fusion en fines gouttelettes. On obtient des poudres sphériques avec de bonnes propriétés d'écoulement et d'emballage. Différentes buses permettent d'obtenir les tailles souhaitées.
- Atomisation par plasma - Un arc plasma à haute énergie fait fondre la matière première. De puissantes bobines d'induction génèrent des gouttelettes qui se solidifient en poudres sphériques avec une distribution serrée des particules.
- Électrode rotative - Les forces centrifuges agissant sur un alliage fondu en rotation soumis à des jets de gaz inertes provoquent la désintégration en fines gouttelettes qui donnent des poudres sphériques.
- Électrolyse - Les ions métalliques de la solution se déposent sur les cathodes sous forme de fines particules de poudre. Utilisé pour les matériaux réactifs comme l'aluminium, le magnésium, le titane.
Le contrôle des paramètres du processus, tels que la température, l'atmosphère et les vitesses de refroidissement, permet d'obtenir des poudres de qualité pour la fabrication de pièces par fabrication additive ou par compactage par métallurgie des poudres.
Spécifications typiques
| Paramètres | Description | Méthode d'essai |
|---|---|---|
| La pureté | >99%, minimiser les impuretés | Analyse ICP |
| Forme des particules | Sphérique >80% | Microscopie |
| Distribution de la taille des particules | Plages étroites selon les besoins | Diffraction laser |
| Densité du robinet | En fonction du matériau | Débitmètre à effet Hall |
| Densité apparente | En fonction du matériau | Pycnométrie |
| Débits | Standardisé pour chaque taille nominale | Débitmètre à effet Hall |
| Oxydes de surface | <3000 ppm ; épaisseur de l'oxyde | Fusion sous gaz inerte ; XRD |
Examiner les données statistiques sur les lots fournies par le fabricant par rapport à ces paramètres spécifiques à votre grade cible, en confirmant la qualité et la cohérence par rapport aux normes.
Applications
Les applications des poudres d'alliages métalliques couvrent de nombreux domaines :
Aérospatiale - Composants de moteurs tels qu'aubes, tuyères ; accessoires de cellule, pièces de train d'atterrissage ; systèmes embarqués
Industriel - Pompes, vannes, trépans pour gaz naturel/pétrole ; inserts d'outillage ; réacteurs nucléaires ; échangeurs de chaleur
Automobile - Composants de moteurs, rotors de turbocompresseurs, engrenages ; châssis, pièces de transmission
Médical - Implants pour genoux, hanches, dentaires ; outils chirurgicaux ; instruments d'imagerie
Consommateur - Montres haut de gamme, équipements sportifs tels que bicyclettes, clubs de golf, etc. exigeant résistance et esthétique.
L'énergie - Contacts de cellules solaires, électrodes ; générateurs ; composants de batteries ; éoliennes
Tirer parti des propriétés des matériaux qui peuvent être adaptées à la liberté de conception et à la précision.
Normes industrielles
Principales spécifications applicables aux poudres d'alliages métalliques:
| Standard | Description |
|---|---|
| ASTM B213 | Système de classification standard des poudres métalliques |
| ISO 4490 | Analyse chimique, procédures d'échantillonnage |
| ASTM B822 | Mesure de la densité apparente et du débit |
| MPIF 04 | Méthodes statistiques pour l'analyse des poudres métalliques |
Examiner les certifications statistiquement validées montrant la conformité aux limites de composition des grades et la constance de la qualité de la production par rapport aux normes applicables.
Grades de poudres métalliques courantes
| Alliage | Noms commerciaux | Spécifications | |
|---|---|---|---|
| Alliages de nickel | Inconel 718, 625 ; Hastelloy X ; Monel K500 | AMS 5662, 5663, etc. | |
| Alliages de cobalt | MP35N, Haynes 25, Stellite 21 | ASTM F90, F1537, etc. | |
| Alliages de titane | Ti-6Al-4V Grade 5 ; Ti-6Al-7Nb ; CP Ti Grade 2 | AMS 4911, ASTM B348, etc. | |
| Aciers inoxydables | SS 316L ; 17-4PH ; 15-5 PH ; | ASTM A240, B945, etc. | |
| Aciers à outils | H13 ; M2 ; M4 ; P20+Ni | Types AISI | ASTMA681 |
| Alliages de cuivre | C18150, C19500, C95810 | N° UNS, ASTM B194, etc. |
Faire correspondre la nuance cible aux spécifications d'alliage applicables qui correspondent aux besoins de fonctionnalité de la pièce finie en ce qui concerne les paramètres de résistance, de conductivité et de résistance à la corrosion.
Considérations sur la qualité
| Métrique | Objectif | Méthode d'essai |
|---|---|---|
| Composition | Vérifier la pureté du grade | Analyse ICP |
| Distribution de la taille des particules | Compatibilité AM, réponse au frittage | Diffraction laser |
| Débit de Hall | Densité d'empaquetage des poudres, uniformité de la couche | Débitmètre à effet Hall |
| Densité du robinet | Indique la densité finale de la pièce | Peser le volume mesuré |
| Densité apparente | Densité du système de poudre | Pycnométrie des gaz |
| Forme des particules | La sphéricité optimise les propriétés | Microscopie |
| Oxydes de surface | Impacts de la réutilisation des poudres | Analyseur de fusion de gaz inerte |
La qualité constante de ces mesures est directement corrélée à la performance constante de la pièce finale qui répond aux spécifications.
Considérations relatives à l'approvisionnement
| Paramètres | Importance |
|---|---|
| Fiches techniques des lots | Haut |
| Soutien à l'échantillonnage | Haut |
| Délai d'exécution | Moyen |
| Personnalisation | Faible |
| Facteurs de prix | Faible |
Essayez d'abord des échantillons de poudre avant de faire des achats importants afin de qualifier les réactions d'impression ou de compression par rapport aux besoins de l'application.
FAQ
Q : Quelle est la différence entre les poudres élémentaires pré-alliées et les poudres élémentaires mélangées ?
R : Les poudres pré-alliées ont une composition uniforme dans chaque particule sphérique. Les mélanges d'éléments peuvent présenter de légères différences de composition entre les particules, ce qui peut créer des inhomogénéités dans les pièces finales.
Q : Les poudres métalliques doivent-elles être stockées dans des conditions particulières ?
R : Stocker le produit scellé avec un dessicant à l'abri de l'humidité et de l'oxygène qui causent la détérioration. Limiter les variations de température à 10-30°C. Jeter en cas de décoloration sévère, d'agglutination ou de perte importante d'écoulement. La durée de conservation est généralement supérieure à un an si le produit est correctement stocké.
Q : Quels sont les mélanges de poudres métalliques les plus courants ?
R : Les mélanges de poudres de cobalt-chrome, d'acier inoxydable-17-4PH et d'alliage de nickel-acier inoxydable permettent d'adapter les propriétés du matériau de la pièce finale, telles que la résistance mécanique, la résistance à l'usure ou la résistance à la corrosion, à des coûts inférieurs à ceux des grades de haute pureté.
Q : Quelles sont les précautions à prendre lors de la manipulation de poudres métalliques ?
R : Utilisez un équipement de protection individuelle approprié et évitez le contact avec la peau ou l'inhalation lors de la manipulation des poudres. Les poudres passivées présentent moins de risques pour la santé que les poudres atomisées qui peuvent être plus réactives. Consultez les fiches de données de sécurité sur l'inflammabilité, la réactivité et les protocoles d'exposition.
