Обзор
Порошок из инконеля 718 Это порошок из сплава никель-хром-железо-молибден, который используется в основном в аддитивном производстве и при сплавлении металлов в порошковом слое. Некоторые ключевые детали о порошке Inconel 718 включают:
- Состав: Никель, хром, железо, ниобий, молибден, титан, алюминий
- Свойства: Высокая прочность, коррозионная стойкость, жаропрочность, свариваемость
- Процесс производства: Газовое распыление
- Диапазон размеров частиц: 15-45 микрон в целом
- Области применения: Аэрокосмические компоненты, лопатки турбин, оснастка, пресс-формы, морские компоненты
- Стандарты: AMS 5662, AMS 5664, ASTM B718
Состав Порошок инконеля 718
Порошок Inconel 718 имеет следующий номинальный состав в соответствии со стандартами AMS 5662 и ASTM B718:
| Элемент | Вес % |
|---|---|
| Никель (Ni) | 50.0 – 55.0 |
| Хром (Cr) | 17.0 – 21.0 |
| Железо (Fe) | Баланс |
| Ниобий (Nb) | 4.75 – 5.5 |
| Молибден (Mo) | 2.8 – 3.3 |
| Титан (Ti) | 0.65 – 1.15 |
| Алюминий (Al) | 0.2 – 0.8 |
Никель и хром обеспечивают устойчивость к коррозии и окислению. Ниобий обеспечивает осадковое упрочнение сплава. Железо является основным базовым элементом. Молибден, титан и алюминий улучшают механические свойства при повышенных температурах.
Соотношение никеля, хрома и железа обеспечивает оптимальное упрочнение, а добавки Nb, Mo, Ti и Al обеспечивают механизмы упрочнения и осадки. Контроль состава в этих диапазонах является критически важным для достижения целевых свойств материала после обработки.
Свойства порошка Inconel 718
Некоторые из основных свойств порошка Inconel 718:
Таблица 1: Свойства порошка Inconel 718
| Недвижимость | Описание |
|---|---|
| Плотность | 8,19 г/см3 |
| Температура плавления | 1260-1336°C |
| Теплопроводность | 11,4 Вт/м-К при 20°C |
| Модуль Юнга | 205 ГПа |
| Коэффициент Пуассона | 0.294 |
| Предел текучести | 1310 МПа |
| Прочность на разрыв | 1495 МПа |
| Удлинение | 12% |
Плотность, термические и механические свойства делают Inconel 718 пригодным для изготовления высокопроизводительных деталей, способных выдерживать экстремальные условия эксплуатации. Процесс порошковой металлургии сохраняет мелкозернистую структуру, что приводит к улучшению свойств.
Прочность сохраняется до температуры свыше 700°C, при этом пластичность и усталостная прочность остаются на должном уровне. Стойкость к окислению защищает от коррозии до 980°C. Эти характеристики позволяют сплаву Inconel 718 работать в условиях жесткого термоциклирования.
Распределение частиц по размерам порошка Inconel 718
Порошок Inconel 718 производится методом газового распыления для получения сферических частиц в контролируемом диапазоне размеров. Типичные распределения частиц по размерам составляют:
Таблица 2: Размеры частиц порошка Inconel 718
| Размер частиц (мкм) | Распределение (%) |
|---|---|
| 15-25 | 62 |
| 25-45 | 30 |
| 45-63 | 8 |
Узкое распределение обеспечивает плавный поток порошка и равномерное плавление. Более мелкие частицы способствуют лучшему спеканию, а крупные - улучшают текучесть порошка. Средний размер обычно составляет 25-45 микрон для большинства процессов аддитивного производства, работающих с металлами.
Контроль формы и распределения частиц по размерам обеспечивает плотную упаковку и эффективное послойное соединение, необходимое для 3D-печати. Просеивающие классификаторы точно сортируют частицы на партии с заданными диапазонами размеров.
Процесс производства порошка Inconel 718
Газовое распыление является наиболее распространенным методом получения сферических порошков Inconel 718, пригодных для аддитивного производства. Этапы производства включают в себя:
- Таяние - Инконель 718 сначала подвергается индукционной плавке в инертной атмосфере
- Распыление - Поток жидкого металла разбивается на мелкие капли с помощью инертного газа высокого давления (обычно азота или аргона).
- Застывание - Капли быстро охлаждаются и превращаются в порошок.
- Коллекция - Распыленные частицы попадают в камеру сбора
- Просеивание - Порошки просеиваются до определенного гранулометрического состава
Порошки, распыляемые газом, имеют более высокую чистоту, однородный состав, стабильную форму частиц и минимальное количество сателлитов по сравнению с порошками, распыляемыми водой. Гладкая морфология поверхности улучшает текучесть порошка при обработке.
Точное управление потоком газа, температурой и потоком расплавленного металла позволяет получать порошки с целевыми характеристиками, подходящими для таких процессов AM, как лазерное сплавление порошкового слоя, струйное нанесение связующего и направленное энергетическое осаждение.
Применение Порошок инконеля 718
Отличная прочность и коррозионная стойкость при высоких температурах делают сплав Inconel 718 пригодным для изготовления критически важных компонентов:
Таблица 3: Области применения порошка Inconel 718
| Промышленность | Компоненты |
|---|---|
| Аэрокосмическая промышленность | Лопатки турбин, диски, камеры сгорания, корпуса, крепеж, шестерни |
| Производство электроэнергии | Детали горячих секций газовых турбин, лопатки, лопасти, крепеж |
| Нефть и газ | Скважинные инструменты, устьевые детали, клапаны, насосы |
| Автомобильная промышленность | Компоненты турбокомпрессора, клапаны, выпускные коллекторы |
| Химическая обработка | Корпуса реакторов, трубки теплообменников |
Аддитивное производство с использованием порошка Inconel 718 идеально подходит для изготовления сложных, индивидуальных деталей с улучшенными механическими свойствами и геометрией, невозможной при литье или механической обработке.
Спецификации и стандарты
Порошковые изделия из инконеля 718 соответствуют следующим спецификациям:
Таблица 4: Технические характеристики порошка Inconel 718
| Стандарт | Организация | Описание |
|---|---|---|
| AMS 5662 | SAE | Химический состав никелевого сплава |
| AMS 5664 | SAE | Распыляемые порошковые никелевые сплавы |
| ASTM B718 | ASTM | Стандарт на порошок никель-хром-железа |
Эти спецификации определяют допустимые диапазоны элементного состава, процедуры отбора проб, сертификаты и методы испытаний для определения химических и физических свойств.
Используются следующие популярные спецификации размеров: -100/+325 меш, -140/+325 меш и -230/+400 меш согласно ASTM B214.
Поставщики порошка Inconel 718
Среди ведущих мировых поставщиков с указанием цен можно назвать следующих:
Таблица 5: Поставщики и цены на порошок Inconel 718
| Компания | Фирменные наименования | Цена за кг |
|---|---|---|
| Sandvik | Osprey 718 | $120-160 |
| Технология LPW | CL-20ES | $100-140 |
| Praxair | 718 | $140-180 |
| Технология столярных работ | Нержавеющая сталь 455® на заказ | $110-150 |
| Erasteel | ERASTEEL718 | $130-170 |
Цены варьируются в зависимости от объема заказа, диапазона размеров частиц, допустимости формы и гарантии состава партии. При крупных OEM-заказах предоставляются более высокие скидки по сравнению с небольшими объемами прототипов. Географическое ценообразование также колеблется в зависимости от динамики спроса и предложения в регионе.
Плюсы и минусы использования инконеля 718 для аддитивного производства
Таблица 6: Преимущества и ограничения порошка Inconel 718
| Плюсы | Cons |
|---|---|
| Проверенный материал с большим производственным опытом | Высокая стоимость материалов |
| Отличная прочность при повышенных температурах | Более низкая скорость осаждения по сравнению со сталями |
| Хорошая устойчивость к коррозии и окислению | Склонность к растрескиванию при отсутствии контроля процесса |
| Сохранение объектов в построенном состоянии | Высокие остаточные напряжения в результате быстрого затвердевания |
| Возможна индивидуальная геометрия | Ограниченные размеры для оборудования AM |
| Более быстрые проектные итерации | Может потребоваться постобработка |
Инконель 718 дороже нержавеющей стали, но может безопасно работать при температуре на 100°C выше. Несмотря на то, что печать происходит медленнее, чем на сталях, повышение производительности оправдывает затраты для дорогостоящих применений в экстремальных условиях.
При оптимизированных параметрах AM сплав достигает механических свойств, эквивалентных или превышающих свойства литых и деформируемых материалов. Однако при увеличении скорости сборки могут возникнуть проблемы с растрескиванием. Многолазерные системы помогают увеличить производительность.
Вопросы и ответы
Вопрос: Для чего используется сплав Inconel 718?
О: Суперсплав на основе никеля Inconel 718 обладает исключительной прочностью при температурах до 700°C, устойчивостью к окислению и коррозии. Он широко используется в газовых турбинах, авиационных двигателях, ядерных реакторах, насосах, оснастке и других критически важных компонентах, работающих в экстремальных условиях.
Вопрос: Можно ли сваривать инконель 718?
О: Инконель 718 поддается сварке! Этот суперсплав, известный своей высокой прочностью и коррозионной стойкостью даже при экстремальных температурах, является фаворитом в аэрокосмической и энергетической промышленности.
Вопрос: Как производится Inconel 718?
О: Как правило, он производится путем двойной плавки с использованием вакуумной индукционной плавки (VIM) и последующего вакуумного дугового переплава (VAR), что обеспечивает чистоту и высокую степень очистки материала.
Вопрос: Можно ли обрабатывать инконель 718?
О: Да, но это непросто из-за его прочности и упрочняющих свойств. Для эффективной обработки требуются специальные инструменты и технологии.
Вопрос: Как Inconel 718 переносит экстремальные условия?
О: Он исключительно устойчив к окислению и сохраняет свою прочность даже при воздействии очень высоких температур, что делает его идеальным для работы в суровых условиях.
Вопрос: В чем разница между сплавом Inconel 718 и другими сплавами Inconel?
О: Каждый сплав Inconel имеет уникальный состав и свойства. Инконель 718 особенно известен своей высокой прочностью и простотой изготовления, включая сварку, что не так просто с некоторыми другими сплавами инконеля.
