Металлические порошки из никелевых сплавов относятся к формам порошковой металлургии различных композиций никелевых сплавов. Эти порошки могут использоваться для производства деталей и компонентов из никелевых сплавов такими методами, как литье металлов под давлением, аддитивное производство, прессование и спекание порошков.
Обзор металлических порошков из никелевых сплавов
Порошки никелевых сплавов обеспечивают такие уникальные свойства, как высокая прочность, коррозионная стойкость и высокотемпературные характеристики. Ключевые детали включают:
Преимущества
- Высокая прочность
- Устойчивость к коррозии и окислению
- Высокая температурная стабильность
- Настроенные электрические, магнитные или тепловые свойства
- Более низкая стоимость по сравнению со слитками из экзотических сплавов
Методы производства
- Распыление газа
- Распыление воды
- Карбонильный процесс
- Электролиз
- Механическое измельчение
Общие системы сплавов
- Никель-хром
- Никель-молибден
- Никель-кобальт
- Никель-железо-хром
- Никель-медь
- Никель-алюминий
Типовые применения
- Аэрокосмические компоненты
- Промышленная оснастка
- Автомобильные запчасти
- Электрические контакты
- Коррозионностойкие конструкции
- Детали высокотемпературных печей
Технические характеристики
Порошки из никелевых сплавов доступны в различных стандартных спецификациях:
- Диапазон размеров: 1 - 150 микрон
- Химия в соответствии с потребностями приложения
- Сферическая, неправильная или смешанная морфология
- Газовые или водяные распыляемые сорта
- Возможны нестандартные сплавы и размер частиц
Виды металлических порошков из никелевого сплава
Многие никелевые сплавы выпускаются в виде порошка. К распространенным системам сплавов относятся:
| Тип сплава | Композиции | Основные свойства |
|---|---|---|
| Никель-хром | Ni-Cr, Ni-Cr-Fe-Mo | Устойчивость к окислению, прочность при высоких температурах |
| Никель-молибден | Ni-Mo | Устойчивость к коррозии, сохранение прочности при высоких температурах |
| Никель-кобальт | Ni-Co | Высокая прочность, коррозионная стойкость, регулируемая магнитная проницаемость |
| Никель-железо-хром | Ni-Fe-Cr, Ni-Cr-Fe-Mo-Cu | Отличная устойчивость к окислению и коррозии при высоких температурах |
| Никель-медь | Ni-Cu | Высокая прочность, коррозионная стойкость, регулируемое тепловое расширение |
| Никель-алюминий | Ni-Al | Легкий вес, высокая температурная прочность |
Порошковые составы этих сплавов могут быть адаптированы для достижения специфических свойств.
Характеристики и свойства Металлический порошок из никелевых сплавов
Порошки никелевых сплавов обладают разнообразными механическими, физическими и химическими свойствами:
Механические свойства
- Высокая прочность
- Устойчивость к ползучести и усталости
- Выдерживают многократные циклы нагрева/охлаждения
- Ударная вязкость
Физические свойства
- Коэффициенты теплового расширения аналогичны стали
- Удельное электрическое сопротивление зависит от содержания хрома
- Управляемая магнитная проницаемость с помощью железа и кобальта
Химические свойства
- Устойчивость к коррозии в агрессивных средах, таких как кислоты, хлориды и т.д.
- Сохраняют свои свойства в окислительной атмосфере при температуре до 2000°F
- Сварочные характеристики аналогичны деформируемым никелевым сплавам
Эти свойства делают никелевые сплавы пригодными для применения в самых разных отраслях промышленности.
Применение и использование металлического порошка никелевого сплава
Порошки из никелевых сплавов используются в различных отраслях промышленности, где требуется сочетание свойств:
| Промышленность | Приложения | Предоставляемые льготы |
|---|---|---|
| Аэрокосмическая промышленность | Лопатки турбин, детали двигателей, компоненты планера. | Прочность при высоких температурах, устойчивость к коррозии |
| Нефть и газ | Клапаны, фитинги, устьевые компоненты | Прочность, износостойкость, коррозионная стойкость при высоких температурах и давлениях |
| Автомобильная промышленность | Шестерни, валы, компоненты выхлопных систем, детали турбокомпрессоров | Термостойкость и износостойкость деталей трансмиссии |
| Промышленность | Оборудование для пищевой промышленности, детали целлюлозно-бумажных машин, радиационные экраны | Устойчивость к коррозии, прочность при высоких температурах, безопасность |
| Электроника | Разъемы, выводные рамки, переключатели, экраны | Проводимость, контроль намагниченности, контактная сварка |
| Химическая | Насосы, клапаны, трубопроводы | Коррозионная стойкость к различным химическим веществам |
В этих приложениях используются сбалансированные механические и химические свойства никелевых сплавов.
Технические характеристики металлического порошка из никелевого сплава
Порошки никелевых сплавов выпускаются в различных стандартных спецификациях, подходящих для различных технологий производства:
| Spec | Опции |
|---|---|
| Марка сплава | Марки никеля IN, N, CN, а также запатентованные составы |
| Размер частиц | 1-10 мкм, 10-45 мкм, 45-100 мкм, 15-150 мкм |
| Морфология | Сферические, неправильные/угольные |
| Метод производства | Распыление газа, распыление воды, карбонил |
| Чистота | Никель + легирующие элементы, низкое содержание кислорода + азота, индивидуальные пределы содержания примесей |
| Упаковка | Банки, мешки, барабаны в инертной атмосфере |
Эти характеристики позволяют выбрать оптимальный порошок для конкретного метода производства, например, литья металлов под давлением, прессования и спекания, аддитивного производства и т.д.
Поставщики и цены на металлический порошок никелевого сплава
Большинство крупных производителей металлических порошков предлагают различные составы порошков никелевых сплавов и диапазоны размеров, подходящие для промышленного производства. К числу ведущих мировых поставщиков относятся:
| Компания | Бренды | Методы производства | Типичные цены |
|---|---|---|---|
| Sandvik | Osprey | Распыление газа, воды | $$$ |
| Технология столярных работ | Разное | Распыление газа, воды | $$$ |
| ATI Powder Metals | Разное | Распыление газа, воды | $$$ |
| Praxair Surface Technologies | Разное | Распыление газа | $$$ |
| Hoganas | Разное | Распыление газа, воды | $$-$$$ |
| CNPC Powder Group | Разное | Распыление газа, воды | $-$$ |
Цены могут варьироваться в широких пределах в зависимости от химического состава сплава, размера порошка, уровня качества, метода производства и т.д. Типичный диапазон составляет $50-$150 за кг для распространенных сплавов и размеров.
Плюсы и минусы металлического порошка из никелевого сплава
В сравнении с коваными материалами
Порошок из никелевого сплава имеет ряд преимуществ, но также и ограничения по сравнению с коваными формами:
Преимущества
- Компоненты сложной формы легко изготавливаются
- Однородная микроструктура при быстром затвердевании
- Конструкция близкой формы снижает потребность в механической обработке
- Более низкая стоимость по сравнению с аналогичными формами из сплавов
Недостатки
- После изготовления деталей может потребоваться постобработка
- Ограничения по размеру и геометрии для некоторых методов
- Производство порошка требует больше энергии
- Вторичные операции увеличивают стоимость по сравнению с литьем
- Более низкий уровень максимальной прочности по сравнению с деформируемыми сплавами
Баланс свойств и экономичности определяет оптимальную форму материала для конкретного применения.
Вопросы и ответы
Вопрос: Какие основные легирующие элементы используются в никелевых порошках?
О: Наиболее распространенными добавками в сплавы являются хром, молибден, железо, кобальт, медь и алюминий для достижения желаемых свойств.
Вопрос: Какие методы производства порошка используются для никелевых сплавов?
О: Основными методами являются газовое распыление и распыление в воде. Некоторые никелевые сплавы также изготавливаются с помощью карбонильного порошка.
Вопрос: Какой диапазон размеров частиц характерен для порошка никелевого сплава?
О: Большинство порошков находится в диапазоне от 1 до 150 микрон. Более мелкие порошки менее 45 микрон используются для спекания и литья металлов под давлением. Более грубые частицы размером 45-150 микрон подходят для прессования и экструзии или аддитивного производства.
Вопрос: Какова стоимость порошка из никелевого сплава по сравнению с коваными материалами?
A: Порошки никелевых сплавов могут обеспечить экономию затрат на 30-50% по сравнению с коваными заготовками или прутками. Однако вторичная обработка после консолидации порошка может снизить соотношение затрат и выгод.
В: Какие стандарты применяются к порошкам из никелевых сплавов?
О: ASTM, ISO и другие национальные стандарты помогают определить химический состав, пределы содержания примесей, распределение частиц по размерам и методы отбора проб для контроля качества.
Заключение
Металлические порошки никелевых сплавов представляют собой универсальный материал, сочетающий в себе высокую прочность, коррозионную стойкость, термостойкость и другие свойства. Основные системы сплавов включают никель-хром, никель-молибден, никель-железо-хром и другие. Эти усовершенствованные порошки позволяют изготавливать критически важные компоненты в аэрокосмической, нефтегазовой, автомобильной и промышленной отраслях. С расширением использования методов порошковой металлургии никелевые сплавы продолжают быстро внедряться в производство с помощью литья металлов под давлением, аддитивных технологий и методов прессования и спекания.
