Prášky z kovových slitin

Prášky z kovových slitin zahrnují rozmanité přesné směsi kovových prvků vyrobených atomizačním zpracováním do jemných sférických částic ideálních pro pokročilé výrobní techniky. Tato příručka slouží technickým odborníkům jako komplexní reference o třídách slitin kovových prášků, které zahrnují typická složení, údaje o mechanických vlastnostech, výrobní metody, klíčové aplikace a přední globální dodavatele.

Přehled prášků ze slitin kovů

Kovové prášky vyrobené ze slitin železa, niklu, kobaltu, hliníku, titanu, mědi a dalších základních kovů představují všestranné technické materiály, které zaručují přizpůsobené vlastnosti z jejich řízených složení.

Běžné typy kovových prášků

Systém slitin	Popis
Nerezové oceli	Odolnost proti korozi, vysoká pevnost
Nástrojové a nízkolegované oceli	Kalené, teplotně odolné
Niklové superslitiny	Extrémní tepelná/chemická odolnost
Kobaltové superslitiny	Biokompatibilní, odolné proti opotřebení
Slitiny titanu	Lehké, pevné pro letectví
Měď a bronzy	Elektrická/tepelná vodivost
Slitiny drahých kovů	Čisté, inertní, specializované aplikace

Vyvážení složek umožňuje optimalizaci pro klíčové požadavky, jako je tvrdost, pevnost, trvanlivost, vodivost, magnetismus nebo cíle nákladů.

Typické rozsahy složení

Legující prvek	Role	Řada Wt%
Železo, kobalt, nikl	Základní kovová matrice	50-99%
Chrom	Odolnost proti korozi + oxidaci	5-35%
Molybden	Pevnost, odolnost proti tečení	0-30%
Wolfram	Tepelná odolnost, hustota	0-18%
Mangan	Deoxidátor, pevnost	0-15%
Uhlík	Kalení, odolnost proti opotřebení	0-6%

Prášek z kovové slitiny Specifikace

Rozdělení velikosti

Velikost ok	Mikrometry
-325	<45 μm
-100/+325	45-150 μm
+100	>150 μm

Morfologie a charakteristiky toku

Atribut	Typický rozsah
Tvar částic	Sférické
Zdánlivá hustota	2 – 6 g/cm3
Hustota poklepání	4 – 8 g/cm3
Hausnerův poměr	<1,25
Průtoková rychlost	20-35 s/50g
Koeficient tření	0.4-0.9

Chemické složení a úrovně kontaminace

Živel	Max. ppm
Kyslík	1000
Dusík	150
Uhlík	3000
Síra	100

Způsoby výroby kovového prášku

Atomizace vody

• Atomizace inertním plynem s vysokou čistotou
• Chrání reaktivní chemické složení slitin
• Umožňuje malé rozdělení velikosti

Atomizace plynu

• Spřádání taveniny vzduchem
• Nejužší rozdělení velikosti
• Sférické tvary částic

Proces plazmové rotující elektrody (PREP)

• Vlastní slitiny, výzkumné množství
• Řízené mikrostruktury
• Rychlé rychlosti tuhnutí

Mechanické legování

• Mletí elementárních směsí v kulovém mlýnu
• Nižší náklady než atomizace
• Široké rozdělení velikosti

Další metody

• Elektrolýza
• Chemická redukce

Vlastnosti prášků ze slitin kovů

Vyvážení klíčových atributů určuje vhodné aplikace:

Mechanické vlastnosti

Systém slitin	Mez kluzu	Pevnost v tahu	Prodloužení
Nerezové oceli	200-1400 MPa	500-1600 MPa	10-50%
Nástrojové oceli	600-1900 MPa	1000-2100 MPa	5-15%
Niklové superslitiny	500-1400 MPa	700-1700 MPa	10-50%
Titanové slitiny	750-1100 MPa	900-1200 MPa	15-25%
Měď/Bronzy	70-450 MPa	200-600 MPa	5-60%

Tepelné vlastnosti

Systém slitin	Bod tání	Tepelná vodivost
Nerezové oceli	1400-1500°C	10-30 W/m-°K
Nástrojové oceli	1350-1450°C	20-35 W/m-°K
Niklové superslitiny	1200-1400°C	5-50 W/m-°K
Titanové slitiny	1	5-20 W/m-°K
Měď/Bronzy	900-1300°C	50-400 W/m-°K

Aplikace práškových kovových slitin

Aditivní výroba

• Letecké komponenty
• Lékařské implantáty
• Automobilový hardware
• Nářadí a formy
• Exotická architektura

Prášková metalurgie

• Ložiska pro ropu a plyn
• Automobilová pouzdra
• Hardware pro spotřebiče
• Nákladově efektivní tvary blízko konečného tvaru

Tepelné nástřiky

• Povlaky odolné proti korozi
• Filmy snižující tření
• Rozměrová obnova

Elektronika a magnetika

• Vodivá lepidla
• Jádra induktorů
• Tepelné řízení
• Zařízení pro povrchovou montáž

Nové aplikace

• Baterie a akumulace energie
• 3D tištěná elektronika
• Exotické slitiny a prototypy
• Komponenty v mikroměřítku

Vedoucí Prášek z kovové slitiny Výrobci

Společnost	Umístění
Sandvik Osprey	Spojené království
Tesařské práškové výrobky	Spojené státy
Technologie povrchů Praxair	Spojené státy
Höganäs	Švédsko
Kovové prášky Rio Tinto	Kanada
Práškové kovy ATI	Spojené státy

Partneři pro zakázkové zpracování

• Rozsáhlé odborné znalosti v oblasti vývoje slitin
• Specializace na výrobu ve výzkumném měřítku
• Zkrácení lhůt pro vývoj
• Ochrana duševního vlastnictví

Odhady nákladů

Prášky z nerezové oceli

Stupeň slitiny	Náklady na kg
304, 316, 303	$12-30
17-4PH, 15-5PH	$40-90
Zakázkové duplexní/superaustenitické slitiny	$70-150

Prášky nástrojové a vysoce legované oceli

Stupeň slitiny	Náklady na kg
H13, M2, M4	$20-45
Zakázková PM nástrojová ocel	$45-100

Prášky niklových superslitin

Stupeň slitiny	Náklady na kg
Inconel 718	$90-180
Zakázkové slitiny Waspaloy, Rene	$250-1000+

Prášky titanových a exotických slitin

Stupeň slitiny	Náklady na kg
Ti-6Al-4V	$270-450
Zakázkový titan	$450-1000+

Výhody vs. nevýhody

Výhody	Výzvy
Vlastnosti překonávající tvářené slitiny	Vyžaduje ochranné zpracování
Zakázkové slitiny a mikrostruktury	Omezené možnosti velikosti
Umožněna komplexní geometrie	Vyžaduje post-konsolidaci
Nižší poměry nákupu k letu	Kvalifikační testování
Zkrácené dodací lhůty výroby	Opatření pro manipulaci a skladování

Při výběru specializovaných tříd pečlivě zvažte kompromisy oproti cílům výkonu a rozpočtům.

Nejčastější dotazy

Otázka: Jaká je výhoda kovové slitiny oproti čistým elementárním práškům?

Odpověď: Slitinování umožňuje významné zlepšení klíčových atributů, jako je pevnost, odolnost proti korozi, tvrdost, vodivost atd., oproti vnitřním omezením jakéhokoli jednotlivého prvku prostřednictvím metalurgických mechanismů a řízení druhé fáze.

Otázka: Jak malé mohou být vyráběné velikosti prášku kovové slitiny?

Odpověď: Atomizace inertním plynem může generovat kovové prášky v nanorozsahu pod 10 nanometrů na špičce současných komerčních možností. Chemie a morfologie zůstávají intenzivní oblastí výzkumu a vývoje, protože se zavádějí nové metody.

Otázka: Je dodatečné zpracování prášků před výrobou dílů povinné?

Odpověď: Kromě prosévání do přesných velikostních frakcí lze využít další úpravy, jako je deoxidace, žíhání, povlakování a míchání, k úpravě charakteristik prášku, které pomáhají při výkonu výrobního procesu, chování při zhutňování a cílech konečných vlastností komponent.

Otázka: Co určuje cenový rozdíl mezi třídami?

Odpověď: Složitost zpracování, ceny legujících prvků, investice do výzkumu a vývoje, objem výroby a požadavky na specifikace řídí ceny – exotické vysoce konstruované prášky se ukázaly jako mnohem dražší než běžné pracovní odrůdy.

Závěr

Tato příručka představila holistický přehled o strojírenských materiálech z práškových kovových slitin, které jsou schopné dosáhnout výkonu komponent nové generace, který daleko přesahuje konvenční metalurgická omezení prostřednictvím přizpůsobené chemie a optimalizovaného zpracování. Spojte se s odborníkem z oboru a prodiskutujte sladění jedinečných výhod specializovaných tříd s vašimi cílovými požadavky na aplikaci.

znát více procesů 3D tisku