Обзор порошка инконеля
Порошок Inconel относится к порошковой металлургии никель-хромовых сплавов суперсплавы торговой маркой Inconel. Порошки Inconel используются для аддитивного производства, литья металлов под давлением и других применений порошковой металлургии.
К числу основных свойств порошка Inconel относятся:
- Высокая прочность и твердость при повышенных температурах
- Отличная устойчивость к коррозии и окислению
- Хорошая свариваемость и обрабатываемость
- Высокий предел прочности при разрыве при ползучести
- Сохраняет прочность и вязкость при криогенных температурах
Порошки из инконеля выпускаются в виде сплавов различных марок, таких как Inconel 625, 718 и 939, отличающихся составом и характеристиками. Они могут использоваться для изготовления деталей, применяемых в аэрокосмической, химической, нефтегазовой, автомобильной и энергетической промышленности.
Основными видами продукции являются сферические порошки, распыляемые газом, и агломерированные и спеченные порошки. Технические характеристики включают гранулометрический состав, скорость потока, кажущуюся плотность и состав.
Виды порошков из инконеля
Порошок Inconel 625
Inconel 625 представляет собой никель-хром-молибденовый сплав, обладающий отличной коррозионной стойкостью и высокими прочностными характеристиками.
Типовой состав (масса %)
| Никель | Хром | Молибден | Ниобий | Железо | Другое |
|---|---|---|---|---|---|
| 58 мин | 20-23 | 8-10 | 3.15-4.15 | 5 макс | 1 макс. |
Основные свойства:
- Сохраняет прочность при растяжении и ползучести при высоких температурах до 980°C
- Устойчивость к точечной и щелевой коррозии в хлоридных и других агрессивных средах
- Стойкость к окислению до 980°C
Приложения:
- Аэрокосмические компоненты, такие как кожухи двигателей, реверсы тяги
- Судовые компоненты, такие как валы, крепежные детали
- Оборудование для химической обработки
- Добыча и переработка нефти и газа
Порошок инконеля 718
Инконель 718 - это никель-хромовый сплав, упрочняющийся осаждением, обладающий превосходными свойствами при растяжении, усталости и ползучести при температурах до 700°C.
Типовой состав (масса %):
| Никель | Хром | Железо | Ниобий | Молибден | Титан | Алюминий | Другое |
|---|---|---|---|---|---|---|---|
| 50-55 | 17-21 | Bal. | 4.75-5.5 | 2.8-3.3 | 0.65-1.15 | 0.2-0.8 | 1 макс. |
Основные свойства:
- Сохраняет прочность при температурах до 700°C
- Отличная коррозионная стойкость
- Хорошая свариваемость
- Высокая усталостная прочность и вязкость
Приложения:
- Аэрокосмические компоненты, такие как турбинные диски, проставки, валы
- Корпуса ракетных двигателей, рамы, крепеж
- Ядерные реакторы
- Криогенные резервуары для хранения
Порошок Inconel 939
Inconel 939 - закаливаемый осаждением суперсплав на основе никеля, предназначенный для повышения прочности на разрыв при ползучести при высоких температурах.
Типовой состав (масса %):
| Никель | Кобальт | Хром | Вольфрам | Титан | Алюминий | Другое |
|---|---|---|---|---|---|---|
| Bal. | 19-23 | 14.7-17 | 3.8-4.9 | 0.9-1.5 | 1.3-1.7 | 1,5 макс. |
Основные свойства:
- Отличная прочность при ползучести до 1095°C
- Стойкость к окислению при длительной эксплуатации до 980°C
- Коррозионная стойкость в горячих газах
- Сохраняет прочность на разрыв при повышенных температурах
Приложения:
- Компоненты газовых турбин, такие как камеры сгорания, переходы
- Болты для паровых турбин, корпус
- Оборудование для термообработки
- Детали авиационных двигателей
Свойства порошка инконеля
Физические свойства
| Недвижимость | Описание |
|---|---|
| Плотность | Варьируется в пределах 8,1-8,4 г/куб. см |
| Температура плавления | 1315-1370°C |
| Теплопроводность | 11-12,4 Вт/мК при 24°C |
| Тепловое расширение | 12,5-13,5 x 10-6/°C при 20-100°C |
| Удельная теплота | 0,435 Дж/г/°C при 20°C |
| Электрическое сопротивление | 1,24-1,4 мкΩ.м при 20°C |
Механические свойства
| Недвижимость | Описание |
|---|---|
| Прочность на разрыв | 760-1275 МПа |
| Предел текучести | 550-1100 МПа |
| Удлинение | 15-35% |
| Твердость | 25-50 HRC |
| Модуль упругости | 205-210 ГПа |
| Коэффициент Пуассона | 0.29-0.31 |
| Усталостная прочность | 310-690 МПа |
Химические свойства
- Отличная коррозионная стойкость в различных кислотах, щелочах, морской воде
- Хорошая стойкость к окислению и науглероживанию до 1095°C
- Стойкость к серной, фосфорной, органической кислотам
Области применения и способы использования порошка инконеля
| Промышленность | Компоненты |
|---|---|
| Аэрокосмическая промышленность | Компоненты двигателей, детали планера, крепеж, втулки |
| Нефть и газ | Скважинные трубы, клапаны, устьевые детали, насосы |
| Химическая | Реакторные сосуды, теплообменники, конденсаторы, трубопроводы |
| Автомобильная промышленность | Клапаны, компоненты выхлопных систем, детали турбокомпрессоров |
| Мощность | Детали газовых турбин, детали для обработки угля/золы |
| Медицина | Хирургические имплантаты, протезы |
Технические характеристики порошка инконеля
Распределение по размерам
| Сетка | Микрометры |
|---|---|
| -140 | менее 106 |
| -100 | 150-106 |
| -325 | менее 45 |
| -500 | менее 32 |
Кажущаяся плотность
- Типичный диапазон - 2,5-4,5 г/куб. см.
Скорость потока
- Измерение степени свободы потока порошка
- Выражено в с/50 г
- Значения 25-35 с/50 г являются свободно текущими
Состав
- Соответствует спецификации AMS для марки сплава
- Анализ включает Ni, Cr, Fe, Nb, Mo, Ti, Al
Загрязнение
- Содержание кислорода ниже 0,1%
- Низкий уровень содержания серы, селена, свинца
Поставщики и ценообразование
| Поставщик | Доступные оценки | Средний ценовой диапазон |
|---|---|---|
| Sandvik | 625, 718, 939 | $50-$150/кг |
| Met3dp | ин625, ин718, ин939, ин738 | $75-$200/кг |
| Столярный порошок | 625, 718, 939 | $60-$180/кг |
| Hoganas | 625, 718 | $70-$250/кг |
- Цены зависят от марки сплава, качества, размера партии.
- Экономия на масштабе при больших объемах производства
- Дополнительная обработка, такая как горячее изостатическое прессование, дегазация, увеличивает стоимость
Как выбрать порошок инконеля
Факторы, которые необходимо учитывать
Марка сплава
- Соответствие сплава рабочей температуре и необходимым свойствам
- 625 - коррозионная стойкость, 718 - прочность при 700°C, 939 - прочность при ползучести при 1095°C
Размер порошка
- Более мелкий порошок обеспечивает лучшее разрешение и качество поверхности
- Более крупный порошок для повышения скорости осаждения
Метод производства
- Газовое распыление, плазменно-вращательный электродный процесс (PREP) или другие
Стандарты качества
- Химический анализ, форма частиц, уровень загрязнения
- Сертификат ISO 9001 или AS9100
Размер партии и время выполнения заказа
- Снижение цен при больших объемах
- Заранее планируйте выполнение индивидуальных заказов
Метод применения
- Выбор порошка, совместимого с конкретным процессом AM или MIM
Постобработка
- Дополнительная термическая обработка, HIP, может изменить свойства
Рекомендации
- Для аддитивного производства порошок менее 45 мкм
- Для MIM следует использовать более крупные гранулометрические составы
- Получение образцов и пробных отпечатков перед закупкой больших партий
- Тесное сотрудничество с поставщиком порошков для согласования продукта с требованиями к детали
- Тщательно контролируйте обращение и хранение во избежание загрязнения или изменения состава порошка
Плюсы и минусы порошка инконеля
Преимущества
- Высокая прочность при повышенных температурах
- Отличная устойчивость к коррозии и окислению
- Хорошая свариваемость и обрабатываемость
- Сохраняет вязкость при криогенных температурах
- Может использоваться для изготовления сложных геометрических форм с помощью АМ
- Обработка порошковой металлургией позволяет получить стабильную тонкую микроструктуру
Недостатки
- Дороже сталей и алюминиевых сплавов
- Сложность работы и обработки
- Восприимчивость к растрескиванию под действием термических напряжений
- Трудно поддается литью без специальных приемов
- Ограниченное число поставщиков высококачественного порошка
Вопросы и ответы
Для чего используется порошок инконеля?
Порошок инконеля используется для изготовления деталей с исключительными высокотемпературными механическими свойствами и коррозионной стойкостью методом аддитивного производства или литья металлов под давлением. Распространенные области применения - аэрокосмическая, химическая, энергетическая, нефтегазовая и автомобильная промышленность.
В чем разница между порошками Inconel 625, 718 и 939?
Основные различия связаны с составом, что приводит к разным температурным возможностям:
- Инконель 625 обладает превосходной коррозионной стойкостью до 980°C
- Инконель 718 обеспечивает наивысшую прочность при температуре до 700°C
- Инконель 939 предназначен для обеспечения прочности при ползучести при экстремальных температурах до 1095°C
Какой размер частиц лучше всего подходит для АМ?
Для аддитивного производства с использованием порошков Inconel в порошковом слое рекомендуется диапазон размеров частиц 15-45 мкм. Более мелкие частицы размером менее 15 мкм могут вызвать проблемы с подачей и распределением. Частицы размером более 45 мкм могут снизить разрешение и качество обработки поверхности.
Требует ли порошок Inconel особого хранения или обращения?
Да, порошки инконеля легко окисляются и поглощают влагу, что может привести к изменению их свойств и характеристик текучести. Они требуют хранения в герметичных контейнерах с инертным газом или в вакууме. При обращении с ними следует минимизировать контакт с воздухом.
Какая последующая обработка требуется после АМ с использованием Inconel?
После аддитивного производства с использованием порошков Inconel обычно требуются такие процессы, как горячее изостатическое прессование (ГИП), термообработка и механическая обработка. Они позволяют улучшить микроструктуру и свойства материала для удовлетворения требований, предъявляемых к нему.
Можно ли использовать порошок инконеля после АМ повторно?
Да, порошок инконеля может быть восстановлен после аддитивного производства и использован повторно. Однако для поддержания стабильного качества повторно используемый порошок необходимо смешивать со свежим первичным порошком в соотношении 30% или менее.
