Proszek Inconel 718 to proszek stopowy na bazie niklu i chromu, stosowany głównie w produkcji addytywnej i procesach stapiania proszków metali. Ten wysokowytrzymały proszek ma doskonałe właściwości antykorozyjne i odporność na ciepło, odpowiednie dla przemysłu lotniczego, naftowego i gazowego oraz zastosowań przemysłowych.
Przegląd proszku Inconel 718
Proszek Inconel 718 to utwardzany wydzieleniowo stop niklowo-chromowy znany również jako NIMONIC PE16 lub NiCr19Fe19Nb5Mo3. Oferuje on unikalną kombinację właściwości, takich jak wysoka wydajność, wytrzymałość na rozciąganie i pełzanie, odporność na korozję i utlenianie oraz hartowność.
Niniejszy przewodnik zawiera szczegółowy przegląd proszku Inconel 718, obejmujący jego skład i właściwości, dostępne formy i rozmiary, zastosowania, gatunki spełniające różne specyfikacje, głównych światowych dostawców i typowe ceny. Analiza porównawcza jest przedstawiona w łatwych w użyciu tabelach podkreślających zalety i ograniczenia tego wszechstronnego proszku nadstopu.
Kluczowe szczegóły dotyczące proszku Inconel 718:
- System stopów: Nikiel-chrom
- Pseudonim: Superalloy 718
- Gęstość: 8,19 g/cm3
- Temperatura topnienia: 1260-1335°C
- Kluczowe cechy: Wysoka wytrzymałość, twardość, spawalność i skrawalność
- Typowe zastosowania: Komponenty lotnicze, takie jak łopatki turbin, zdyscyplinowane dysze, obudowy i uszczelnienia, w których odporność na ciepło i korozję ma krytyczne znaczenie
Skład i właściwości proszku Inconel 718
Skład i mikrostruktura proszku Inconel 718 zapewnia unikalną kombinację właściwości, dzięki czemu nadaje się on do zastosowań wysokotemperaturowych.
Typowy skład (waga %) proszku Inconel 718
| Element | Min | Max |
|---|---|---|
| Nikiel (Ni) | 50.00 | 55.00 |
| Chrom (Cr) | 17.00 | 21.00 |
| Żelazo (Fe) | Równowaga | 21.00 |
| Niob (Nb) | 4.75 | 5.50 |
| Molibden (Mo) | 2.80 | 3.30 |
| Tytan (Ti) | 0.65 | 1.15 |
| Aluminium (Al) | 0.20 | 0.80 |
| Kobalt (Co) | 1.00 | |
| Miedź (Cu) | 0.30 |
Kluczowe właściwości proszku Inconel 718
| Nieruchomość | Wartość |
|---|---|
| Gęstość | 8,19 g/cm3 |
| Zakres topnienia | 1260-1335°C |
| Średni rozmiar cząstek | 15-45 mikronów |
| Zawartość tlenu | <0,1% |
| Zawartość azotu | <0,1% |
| Przewodność cieplna | 11,4 W/m-K |
| Rezystywność elektryczna | 1,41 mikroohm-cm |
| Moduł Younga | 205 GPa |
| Współczynnik Poissona | 0.294 |
| Ciepło właściwe | 435 J/kg-K |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej | 12,8 μm/m-°C |
| Wytrzymałość na rozciąganie | 1275 MPa (min) |
Kluczowe cechy i zalety proszku Inconel 718:
- Zachowuje wytrzymałość i twardość w wysokich temperaturach roboczych
- Doskonała odporność na utlenianie i korozję
- Zapewnia dobrą charakterystykę spawania i obróbki
- Osiąga wysoką wytrzymałość na pełzanie i zerwanie dzięki obróbce cieplnej z utwardzaniem wydzieleniowym
- Wysoka zawartość aluminium i tytanu powoduje powstawanie osadów Ni3(Al, Ti) zwanych gamma prime, zapewniających wyjątkowe właściwości mechaniczne nawet w temperaturze powyżej 650°C.
Dlatego też Inconel 718 jest atrakcyjnym kandydatem do zastosowania w technologii wytwarzania przyrostowego, takiej jak bezpośrednie spiekanie laserowe metali (DMLS), w celu tworzenia wytrzymałych, lekkich komponentów do silników lotniczych, turbin energetycznych i urządzeń procesowych stosowanych w trudnych warunkach.
Aplikacje i zastosowania Proszek Inconel
Unikalne połączenie wytrzymałości, odporności na pękanie i odporności na korozję w podwyższonych temperaturach sprawia, że Inconel 718 nadaje się do wielu krytycznych zastosowań w różnych branżach.
Typowe aplikacje i zastosowania proszku Inconel 718
| Przemysł | Komponenty |
|---|---|
| Lotnictwo i kosmonautyka | Części silnika, takie jak łopatki, obudowy, elementy złączne, w przypadku których wytrzymałość zmęczeniowa ma krytyczne znaczenie |
| Ropa i gaz | Wyposażenie głowicy odwiertu, narzędzia wiertnicze dla środowisk kwaśnych |
| Wytwarzanie energii | Wymienniki ciepła do zgazowania węgla, urządzenia do obróbki cieplnej |
| Motoryzacja | Wirniki turbosprężarek, chłodnice recyrkulacji spalin |
| Obróbka metali | Matryce do wytłaczania metali reaktywnych, takich jak tytan, wkładki ze stali narzędziowej do pracy na gorąco |
| Wytwarzanie przyrostowe | Laserowe stapianie w złożu proszkowym w pełni funkcjonalnych części metalowych o złożonej geometrii |
Najczęstszym zastosowaniem w silnikach lotniczych jest produkcja krytycznych części obrotowych, takich jak tarcze i łączniki, a także obudowy i uszczelnienia, które muszą wytrzymywać długotrwałą pracę w temperaturach zbliżonych do 700°C.
Ponad 50% zużycia na rynku stopów kutych przypada na komponenty silników odrzutowych, co podkreśla znaczenie Inconelu 718 w przemyśle lotniczym. Produkcja addytywna pozwala obecnie na uzyskanie lżejszych, zoptymalizowanych geometrii, co nie jest możliwe w przypadku odlewania lub kucia.
Gatunki i specyfikacje proszku Inconel 718
Proszek Inconel 718 do procesów AM musi spełniać różne międzynarodowe i regionalne normy dotyczące składu chemicznego i rozkładu wielkości cząstek. Najpopularniejsze gatunki wymieniono poniżej:
Standardowe gatunki i specyfikacje proszku Inconel 718
| Klasa | Specyfikacja |
|---|---|
| Inconel 718 | AMS 5662, AMS 5664, AMS 5832 |
| Inconel 718 | UNS N07718 |
| Inconel 718 | W.Nr. 2.4668 |
| Inconel 718 | DIN NiCr19Fe19NbMo3 |
Specyfikacje te narzucają ścisłą kontrolę nad składem chemicznym i poziomem zanieczyszczeń. Niestandardowe stopy dostosowane do konkretnych zastosowań są również możliwe dzięki niewielkim zmianom zawartości Nb, Ti, Al.
Wszystkie partie przechodzą rygorystyczne testy jakości w celu weryfikacji składu chemicznego, rozkładu wielkości cząstek, charakterystyki przepływu itp. przed wypuszczeniem na rynek. Typowe metody kontroli obejmują mikroskopię optyczną, SEM, spektroskopię rentgenowską z dyspersją energii itp.
Powiązane proszki metali do druku 3D:
Rozkład wielkości cząstek proszku Inconel 718
Aby osiągnąć wysoką gęstość i integralność mechaniczną części drukowanych 3D przy użyciu Inconelu 718, rozkład wielkości cząstek proszku (PSD) musi spełniać określone progi.
Typowe wymagania dotyczące rozkładu wielkości cząstek proszku Inconel 718 dla procesu DMLS
| Wielkość cząstek (μm) | Dystrybucja (%) |
|---|---|
| 15 do 45 | ≥ 90% |
| <15 | ≤ 10% |
| 45 do 105 | ≤ 10% |
| >105 | ≤ 1% |
Drobniejsza atomizacja zapewnia lepszy przepływ i upakowanie, ale zmniejsza produktywność. Średni rozmiar jest zwykle utrzymywany w zakresie 15-45 mikronów, aby uzyskać optymalne wyniki drukowania. Dostosowując dynamikę przepływu gazu, producent proszku może dostosować dystrybucje przesuwając szczyt w tym zakresie.
Globalni dostawcy proszku Inconel 718
Niektórzy z głównych uznanych dostawców produkujących proszek Inconel 718 do produkcji dodatków uszlachetniających na całym świecie to:
Kluczowi dostawcy i producenci proszku Inconel 718
| Firma | Kraj |
|---|---|
| Sandvik Osprey | Wielka Brytania |
| Carpenter Additive | Stany Zjednoczone |
| Praxair | Stany Zjednoczone |
| AP&C | Kanada |
| Erasteel | Francja |
| Aubert & Duval | Francja |
| SLM Solutions | Niemcy |
Odtwarzacze te wykorzystują technikę atomizacji gazu obojętnego w atmosferze ochronnej do produkcji drobnego proszku Inconel 718 odpowiedniego do procesu drukowania laserowego. Pojedyncza partia materiału o wysokiej czystości, zoptymalizowana pod kątem płynności, pozornej gęstości i powtarzalnej wydajności, pomaga uzyskać wysokiej jakości części metalowe.
Oprócz tych dużych firm, kilku mniejszych regionalnych graczy również oferuje proszek Inconel 718 na zamówienie. Jednak certyfikacja jakości i testy w celu walidacji składu chemicznego i czystości mogą nie być tak solidne.
Trendy cenowe proszku Inconel 718
Cena proszku Inconel 718 zależy od ilości, klasy jakości, rozkładu wielkości cząstek, marży dostawcy i czynników geograficznych. Niektóre typowe przedziały cenowe to:
Orientacyjne przedziały cenowe proszku Inconel 718
| Ilość | Cena za kg (USD) |
|---|---|
| 1 kg | 800 - 1000 |
| 10 kg | 500 - 800 |
| 100 kg | 250 - 500 |
Korzyści skali pozwalają na to, by zamówienia hurtowe były tańsze w przeliczeniu na kilogram. Małe ilości R&D poniżej 5 kg mogą mieć wyższe ceny.
W ramach ustalonej ilości, proszek, który spełnia bardziej rygorystyczne specyfikacje dotyczące zanieczyszczeń, rozkładu wielkości cząstek zatwierdzonych przez normy lotnicze i kosmiczne, ma wyższe ceny. Na przykład proszek Inconel 718 z certyfikatem AS9100 i identyfikowalnością partii jest droższy o 25-30%. Lokalizacja i koszty wysyłki również wpływają na ceny końcowe.
Analiza porównawcza proszku Inconel 718
Analiza porównawcza właściwości z konkurencyjnymi proszkami superstopów
| Właściwości | Inconel 718 | Inconel 625 | Hastelloy X | Waspaloy |
|---|---|---|---|---|
| Gęstość (g/cm3) | 8.19 | 8.44 | 8.22 | 8.22 |
| Temperatura topnienia (°C) | 1260-1335 | 1350 | 1260-1350 | 1315 |
| Wytrzymałość na rozciąganie (MPa) | 1275 | 860 | 550 | 1110 |
| Granica plastyczności (przesunięcie 0,2%) | 1103 | 450 | 240 | 965 |
| Wydłużenie (%) | 19 | 35+ | NIE DOTYCZY | 15 |
| Moduł Younga (GPa) | 205 | 207 | 196 | 186 |
| Rezystywność elektryczna (μΩ-cm) | 1.41 | 1.41 | 1.16 | 1.73 |
| Przewodność cieplna (W/m-K) | 11.4 | 9.8 | 11.4 | 18.4 |
| Współczynnik rozszerzalności cieplnej (μm/m-°C) | 12.8 | 12.8 | 12.4 | 13 |
Analiza porównawcza kosztów
| Parametry | Inconel 718 | Inconel 625 | Hastelloy X | Waspaloy |
|---|---|---|---|---|
| Względny koszt materiałów | Wysoki | Średni | Wysoki | Średni |
| Produkowalność | Średni | Wysoki | Średni | Niski |
| Efektywność kosztowa | Niski | Wysoki | Niski | Średni |
Porównanie zalet i wad
| Inconel 718 | |
|---|---|
| Plusy | - Zachowuje wytrzymałość w wysokich temperaturach roboczych - Doskonała odporność na utlenianie i korozję -Hartowanie przez wytrącanie poprawia wytrzymałość -Dobra spawalność i skrawalność -Wyższa wytrzymałość niż w przypadku Inconelu 625 -Szeroko stosowany w silnikach lotniczych |
| Wady | - Duża gęstość w porównaniu do stopów tytanu -Trudne do obróbki w stanie utwardzonym -Stosunkowo drogie -Niższa przewodność cieplna niż waspaloy |
Inconel 718 zapewnia optymalną równowagę między wytrzymałością na wysokie temperatury, twardością, odpornością na korozję i kosztami dla krytycznych części pracujących w temperaturze 500-700°C w krytycznych zastosowaniach w ekstremalnych środowiskach.
Najczęściej zadawane pytania
P: Czym jest nadstop niklu Inconel 718?
Proszek nadstopu niklu Inconel 718 (UNS N07718) to utwardzany wydzieleniowo stop przeznaczony do pracy w ekstremalnych temperaturach do 700°C, wymagający wysokiej plastyczności, wytrzymałości na rozciąganie i pełzania w połączeniu z odpornością na utlenianie i korozję.
P: Jakie branże wykorzystują proszek Inconel 718?
Kluczowe branże wykorzystujące proszek Inconel 718 do produkcji addytywnej obejmują przemysł lotniczy i kosmonautyczny do produkcji komponentów silników, narzędzi do wiercenia szybów naftowych i gazowych, części samochodowych turbosprężarek, matryc do wytłaczania metali, reaktorów jądrowych i urządzeń do przetwarzania chemicznego.
P: Jaki rozmiar cząstek jest używany w procesach AM?
O: W przypadku technik stapiania w złożu proszkowym, takich jak DMLS, optymalne są cząstki o wielkości od 15 do 45 mikronów, przy czym najczęściej stosuje się rozkład <10% poniżej 15 mikronów i <1% powyżej 105 mikronów.
P: Jakie są alternatywy dla proszku Inconel 718?
O: Niektóre alternatywy obejmują proszki Inconel 625, Hastelloy X i Waspaloy, które oferują lepszą efektywność kosztową, ale kompromis w zakresie wysokiej wytrzymałości i twardości w temperaturach roboczych powyżej 600 °C, co czyni je nieodpowiednimi do zastosowań lotniczych.
P: Jakie normy spełnia Inconel 718?
Typowe gatunki spełniające międzynarodowe specyfikacje to AMS 5662, AMS 5664, AMS 5832, UNS N07718, DIN 2.4668 dla chemii i rozkładu wielkości cząstek.
P: Czy proszek Inconel 718 jest wielokrotnego użytku?
Tak, niewykorzystany proszek Inconel 718 może być ponownie użyty po przejściu przez system recyklingu proszku w celu oddzielenia cząstek z satelitami i sprawdzenia składu chemicznego. Oszczędności między 20-30% można osiągnąć przy użyciu proszku z recyklingu.
