Inconel 718 prášek

Přehled

Inconel 718 prášek je prášek ze slitiny niklu a chromu, který se používá především v aditivní výrobě a při 3D tisku kovů. Mezi klíčové vlastnosti prášku Inconel 718 patří:

• Vysoká pevnost a tvrdost, a to i při vysokých teplotách.
• Vynikající odolnost proti korozi a oxidaci
• Dobrá svařitelnost a obrobitelnost
• Schopnost aditivní výroby složitých geometrií
• Používá se v letectví, ropném a plynárenském průmyslu, automobilovém průmyslu a dalších náročných odvětvích.

Inconel 718 je niklová slitina s příměsí chromu, železa, niobu, molybdenu, titanu a hliníku. Kombinuje odolnost proti korozi, vysokou pevnost při zvýšených teplotách až 700 °C a snadnou výrobu složitých dílů pomocí aditivní výroby.

Složení prášku Inconel 718

Nominální složení prášku Inconel 718 je uvedeno níže:

Živel	Hmotnost %
nikl (Ni)	50-55%
Chrom (Cr)	17-21%
železo (Fe)	Zůstatek
Niob (Nb) + tantal (Ta)	4.75-5.5%
molybden (Mo)	2.8-3.3%
titan (Ti)	0.65-1.15%
hliník (Al)	0.2-0.8%

Obsah železa je vyvážen na 100% hmotnosti. Ostatní stopové prvky, jako je uhlík, mangan a křemík, mohou být přítomny v malém množství.

Klíčovými legujícími prvky v prášku Inconel 718 jsou nikl, chrom, niob a molybden. Nikl tvoří matrici slitiny a zajišťuje její tažnost. Chrom zajišťuje odolnost proti oxidaci a korozi. Niob v kombinaci s niklem a chromem přispívá ke srážkovému kalení. Molybden rovněž zvyšuje pevnost při vysokých teplotách díky zpevnění pevným roztokem.

Charakteristika a vlastnosti Inconel 718 prášek

Prášek Inconel 718 vykazuje následující vlastnosti:

Mechanické vlastnosti:

• Pevnost v tahu: 1 034 - 1 414 MPa
• Mez kluzu: 827-1 103 MPa
• Prodloužení: Přibližně 20%
• Tvrdost: 36-48 HRC

Fyzikální vlastnosti:

• Bod tání: 1 300 °C
• Hustota: 8,19 g/cm3

Tepelné vlastnosti:

• Koeficient tepelné roztažnosti: 12,8 x 10^-6 /K
• Maximální provozní teplota: 700 °C
• Tepelná vodivost: 11,2 W/m.K

Odolnost proti korozi:

• Vynikající odolnost proti korozi v širokém spektru kyselin, louhů a solí.
• Odolává sulfidaci a oxidaci až do 700 °C

Distribuce velikosti částic prášku Inconel 718

Typické rozdělení velikosti částic pro prášek Inconel 718 pro procesy AM jsou:

Velikost částic (μm)	Procento (%)
15 až 25	55%
25 až 45	30%
45 až 75	10%
Nad 75	5%

Lze použít užší rozdělení velikosti částic, například 15-45 μm, ale obecně se používá širší rozdělení mezi 15-75 μm. K dispozici jsou také jemnější rozprašované prášky o velikosti pod 15 μm. Větší částice nad 100 μm může být nutné prosévat.

Výrobní metody prášku Inconel 718

Mezi běžné výrobní metody práškové slitiny Inconel 718 patří:

• Atomizace plynu - Vysokotlaký inertní plyn (N2 nebo Ar) rozkládá proud roztavené slitiny na jemné kapičky, které tuhnou v prášek. Vzniká tak sférický prášek ideální pro AM.
• Proces rotační elektrody - Roztavený materiál se roztáčí vysokou rychlostí v inertní atmosféře, čímž vznikají vločky nebo sférický prášek. Nižší náklady než při atomizaci.
• Proces plazmové rotující elektrody (PREP) - Elektrody z Inconelu 718 se otáčejí a taví pomocí plazmového zdroje tepla v atmosféře inertního plynu. Vzniká tak sférický prášek vhodný pro AM.
• Vakuové indukční tavení (VIM) následované plynovou atomizací - Slitina se nejprve roztaví pomocí VIM, aby se zjemnilo složení a odstranily vměstky. Poté se rozprašuje na prášek.

Pro aditivní výrobu s Inconelem 718 se upřednostňují práškové elektrody rozprašované plynem a plazmou s řízenou distribucí velikosti částic.

Normy a specifikace

Prášek Inconel 718 vyráběný pro aplikace aditivní výroby splňuje následující specifikace:

Standardní/Specifikace	Organizace
AMS 5662	SAE International
ASTM B214	ASTM International
ISO 21432	ISO

Chemické složení odpovídá normě AMS 5662 a mechanické vlastnosti normě AMS 5662 nebo ASTM B214 po výrobě pomocí AM a tepelném zpracování.

Použití a aplikace

Mezi hlavní použití a aplikace práškové slitiny Inconel 718 patří:

Letectví: Kritické součásti pro letecký průmysl, jako jsou lopatky turbín, skříně, spojovací prvky, převodovky, vlnovody a rámy letadel, se vyrábějí aditivním způsobem s použitím prášku Inconel 718 díky jeho vysoké pevnosti a výkonnosti při zvýšených teplotách.

Ropa a plyn: Používá se k potisku vrtných nástrojů, ventilů a součástí ústí vrtů, které musí odolávat sirovodíkovému praskání a korozi.

Automobilový a závodní průmysl: Lehké, vysoce výkonné komponenty, jako jsou turbodmychadla, ventily motoru a výfukové potrubí, jsou vytištěny 3D tiskem z materiálu Inconel 718 namísto oceli.

Lékařská a zubní péče: Chirurgické nástroje, zubní korunky a implantáty s potiskem díky biokompatibilitě a schopnosti sterilizace v autoklávu.

Nástroje: Lehké nástroje Inconel 718 vytištěné 3D tiskem pomocí AM nabízejí delší životnost než tradiční nástrojové oceli.

Čerpadla, ventily a lodní příslušenství: Součásti vystavené korozi mořské vody a mořskému prostředí s potiskem z Inconelu 718.

Výhody prášku Inconel 718

Mezi výhody použití prášku Inconel 718 pro aditivní výrobu patří:

• Díly vytištěné z materiálu Inconel 718 se mohou vyrovnat pevnostním úrovním výkovků nebo je překonat.
• Možnost výroby složitých, lehkých geometrií, které nejsou možné u odlitků.
• Povrchová úprava po vytištění je mnohem hladší než u obráběných povrchů.
• Nižší hmotnost součástí snižuje spotřebu paliva v letectví a kosmonautice
• Vynikající odolnost proti korozi v drsném prostředí bez nátěrů
• Vysoká tvrdost zajišťuje dobrou odolnost proti opotřebení a oděru.
• Plně husté komponenty ve srovnání s defektem pórovitosti odlitku
• Kratší dodací lhůty a nižší náklady ve srovnání s výkovky nebo odlitky.

Omezení Inconel 718 prášek

Některá omezení nebo nevýhody spojené s práškem Inconel 718 zahrnují:

• Vysoké materiálové náklady ve srovnání s nástrojovými ocelemi nebo slitinami hliníku.
• Po AM vyžaduje lisování za tepla (HIP), aby se dosáhlo nejlepších vlastností.
• Obtížný tisk a zpracování kvůli špatné tepelné vodivosti
• Bez optimalizovaných parametrů je náchylný k tvorbě trhlin a porézních vad.
• Omezený počet modelů kovových 3D tiskáren dokáže zpracovávat prášek Inconel 718
• Následné zpracování, jako je odstraňování podpěr, obrábění a dokončovací práce, zvyšuje náklady.
• Kvalifikace a certifikace vyžaduje nákladné mechanické zkoušky

Analýza nákladů

Níže jsou shrnuty typické ceny prášku slitiny Inconel 718 pro aditivní výrobu:

Stupeň prášku	Náklady na kg
Inconel 718 Předlegovaný atomizovaný prášek	$220 - $350 za kg
Inconel 718 prášek rozprašovaný plazmou	$245 - $425 za kg
Inconel 718 prášek rozprašovaný v plynu	$275 - $485 za kg
Inconel 718 HIP prášek	$300 - $450 za kg

Náklady závisí na distribuci velikosti částic prášku, morfologii, způsobu výroby a nákupním množství. Další náklady vznikají při tepelném zpracování, úpravě HIP, obrábění, testování a certifikaci, které mohou přesáhnout cenu materiálu. Nákup plně certifikovaného prášku letecké kvality bude dražší.

Dodavatelé

Mezi hlavní světové dodavatele práškové niklové slitiny Inconel 718 pro AM patří:

Společnost	Názvy značek
Sandvik Osprey	Osprey 718 pro AM
Přísada pro tesaře	CarTech AL718V
Praxair	718 Rozprašovaný prášek
Hoganas	718Bond pro AM
Technologie LPW	LP71S-F
Řešení SLM	IN718

Kritéria výběru

Mezi hlavní kritéria výběru prášku Inconel 718 patří:

Chemické složení - Musí odpovídat specifikacím složení AMS 5662 nebo ASTM B214.

Distribuce velikosti částic - D50 a rozložení závisí na procesu AM a požadovaném rozlišení vrstvy.

Tvar prášku - Vysoce kulovitá a hladká morfologie prášku zajišťuje optimální tok prášku a rovnoměrné vrstvy.

Výrobní metoda - Prášek rozprašovaný plynem a plazmou má přednost před metodami PREP a rotačním rozprašováním.

Nečistoty - Nízká hladina kyslíku a dusíku zabraňuje vzniku defektů a prasklin.

Zdánlivá hustota a hustota odbočky - Vyšší hustota zlepšuje míru opětovného použití prášku a balení.

Průtoková rychlost - Minimální průtok v hale 20 s pro 50 g zajišťuje hladké roztírání prášku.

Srovnávací analýza

Srovnání prášku Inconel 718 s alternativami:

Slitina	Inconel 718	Inconel 625	Haynes 282
Hustota (g/cm3)	8.19	8.44	8.36
Pevnost v tahu (MPa)	1275	860	1035
Maximální provozní teplota (°C)	700	980	730
Odolnost proti korozi	Vynikající	Vynikající	Mírný
Náklady na kg	Vysoký	Mírný	Vysoký

Inconel 718 vs. ocelové prášky

Parametr	Inconel 718	Maraging Steel	Nerezová ocel
Síla	Vyšší	Ekvivalent	Dolní
Tvrdost	Vyšší	Mírně nižší	Mnohem nižší
Náklady	3-4krát vyšší	–	Dolní

Výhody oproti nerezovým ocelím

• Vyšší odolnost při vysokých teplotách
• Vyšší tvrdost a odolnost proti opotřebení
• Zvýšená odolnost proti korozi

Nevýhody oproti nerezovým ocelím

• Vyšší náklady na materiál
• Nižší tažnost a lomová houževnatost
• Obtížnější tisk a zpracování

Parametry tisku pro Inconel 718 prášek

Typický rozsah tiskových parametrů pro prášek Inconel 718 na systémech pro laserovou fúzi v práškovém loži (L-PBF):

Parametr	Rozsah
Tloušťka vrstvy (μm)	20 – 50
Výkon laseru (W)	195 - 400W
Rychlost skenování (mm/s)	700 – 1300
Rozteč poklopů (mm)	0.08 – 0.12
Teplota lože prášku (°C)	90 – 180

Parametry závisí na faktorech, jako je požadované rozlišení, mechanické vlastnosti, rychlost vytváření, specifikace tiskárny OEM a vlastnosti prášku.

Operace následného zpracování

Mezi běžné kroky následného zpracování tištěných dílů z Inconelu 718 patří:

• Odstranění prášku: Přebytečný prášek se z vnitřních dutin a povrchů nejprve vyfouká nebo vykartáčuje.
• Odstraňování stresu: Zahřátí pod teplotu rozpuštění k odstranění zbytkových napětí
• Izostatické lisování za tepla (HIP): Proces HIP kapsle pomáhá uzavřít vnitřní dutiny a mikropóry
• Ošetření roztokem a stárnutí: Tepelné zpracování srážkovým kalením pro dosažení požadovaných vlastností
• Povrchové obrábění: CNC obrábění tištěných povrchů pro snížení drsnosti a dosažení přísnějších tolerancí.
• Úprava povrchu: Zpevňování skleněných kuliček, laserové leštění nebo jiné procesy úpravy povrchu mohou snížit drsnost.

Nejčastější dotazy

Proč je Inconel 718 nejpoužívanější superslitinou pro kovový 3D tisk?

Inconel 718 je oblíbený pro aditivní výrobu díky své vynikající pevnosti při vysokých teplotách, dobré odolnosti proti korozi, snadné výrobě složitých geometrií pomocí 3D tisku, schopnosti pracovat v extrémních prostředích a použití v kritických aplikacích v letectví, ropném a plynárenském průmyslu atd., kde selhání nepřipadá v úvahu.

Vyžaduje Inconel 718 po AM tepelné zpracování?

Ano, po tisku součástí z Inconelu 718 pomocí AM je nutné tepelné zpracování zahrnující žíhání v roztoku a vícestupňové stárnutí, aby se upravila mikrostruktura a vznikly kalené precipitáty, které poskytují vynikající mechanické vlastnosti.

Jaký je rozdíl mezi Inconelem 625 a 718 při aditivní výrobě?

Hlavní rozdíly spočívají v tom, že Inconel 625 má vyšší svařitelnost, zatímco Inconel 718 nabízí vyšší mez kluzu a pevnost v tahu. Inconel 718 má také lepší vlastnosti v kryogenních podmínkách, zatímco Inconel 625 je preferován z hlediska odolnosti proti únavě, koroznímu praskání a opotřebení.

Měly by být díly z Inconelu 718 po 3D tisku HIPovány?

Izostatické lisování za tepla (HIP) pomáhá odstranit vnitřní dutiny a mikroporozitu v součástech AM Inconel 718. HIP zlepšuje tažnost, únavovou životnost a odolnost proti korozi a zároveň snižuje potenciální místa poruch. Letecké aplikace vyžadují HIP k zajištění nejvyšší kvality a spolehlivosti.

znát více procesů 3D tisku

Frequently Asked Questions (Supplemental)

1) What powder specifications matter most for LPBF with Inconel 718 Powder?

• Prioritize spherical morphology, PSD 15–45 μm, low oxygen/nitrogen (per ISO/ASTM 52907), apparent/tap density consistency, and Hall flow ≤20 s/50 g. These ensure stable recoating, high density, and repeatable microstructure.

2) Which post-processing sequence is typical to reach aerospace properties?

• Stress relief → HIP → solution anneal → two-step aging (e.g., 720°C + 620°C) → machining → surface conditioning. This sequence maximizes γ′/γ′′ precipitation, closes porosity, and improves fatigue.

3) How does powder reuse affect Inconel 718 AM quality?

• Reuse increases O/N pickup and shifts PSD; monitor chemistry, flow, and density each cycle. Many shops blend 20–50% virgin powder and cap reuse at 8–12 cycles with in-line sieving and oxygen monitoring to maintain properties.

4) Can binder jetting achieve properties comparable to LPBF for Inconel 718?

• Yes, when debind/sinter and HIP are optimized, BJT parts can reach >99.5% density and approach LPBF mechanicals, though surface finish and feature resolution differ. Ideal for higher throughput near-net shapes.

5) What are the main crack-mitigation strategies during printing?

• Use elevated powder-bed preheat (120–180°C), optimized hatch/scan strategy, contour passes, reduced energy density on overhangs, and maintain low humidity/oxygen in the build chamber and powder handling chain.

2025 Industry Trends for Inconel 718 Powder

• Throughput gains: Multi-laser LPBF platforms with refined scan strategies raise build rates 20–35% while holding density.
• Cost stabilization: Added atomization capacity in EU/APAC moderates Inconel 718 Powder pricing despite energy volatility.
• Reuse playbooks: Standardized powder stewardship (monitor O/N, PSD, flow) extends reuse to 8–12 cycles without property drift.
• Qualification acceleration: Wider adoption of ISO/ASTM 52920/52930 and digital traceability shortens aerospace and energy part approvals.
• Surface integrity focus: Post-HIP surface finishing and compressive treatments (shot peen/laser peen) significantly extend HCF/LCF life.

2025 Snapshot: Market, Process, and Performance Indicators

Metrický	2023 Baseline	2025 Status (est.)	Notes/Source
Inconel 718 AM powder price (gas-atomized, 15–45 μm)	$275–485/kg	$250–450/kg	Industry quotes; increased atomizer capacity
Typical LPBF density (as-built → HIP)	99.3% → 99.9%	99.4% → 99.95%	Process/HIP optimization
Multi-laser productivity gain vs single-laser	+15–25%	+20–35%	Optimized scan vector orchestration
Qualified powder reuse cycles	4–8	8–12	With O/N and PSD control (ISO/ASTM 52907)
UTS after solution + aging (post-HIP)	1,100–1,250 MPa	1,150–1,300 MPa	Parameter and HT refinement

Key references and guidance:

• ISO/ASTM 52907:2023 (feedstock characterization)
• ISO/ASTM 52920 & 52930 (process qualification and quality)
• AMS 5662/5663 (Inconel 718 bar/forging properties, used as benchmarks)
• NIST AM Bench datasets for nickel superalloys (nist.gov)
• FAA/EASA AM qualification advisories and MMPDS updates where applicable

Latest Research Cases

Case Study 1: Multi-Laser LPBF of Inconel 718 with Coordinated Scan Strategy (2025)
Background: A Tier-1 aerospace supplier needed higher throughput on LPT cases without compromising fatigue properties.
Solution: Implemented coordinated multi-laser scan with overlap management, elevated bed preheat (160–170°C), and dynamic hatch rotation; powder stewardship per ISO/ASTM 52907 with 30% virgin blend policy; post-processing: HIP + solution + double aging.
Results: Build rate +28%, density 99.93% post-HIP, UTS 1,220–1,280 MPa, elongation 18–22%. HCF life improved ~12% after micro-blasting + shot peen. Scrap rate reduced from 7.5% to 4.2%.

Case Study 2: Binder Jetting 718 with Carbon Control for Thick Sections (2024)
Background: Energy-sector OEM faced distortion and low density in thick-wall BJT 718 valves.
Solution: Adopted debind ramp with tighter carbon control, sinter profile with isothermal hold to mitigate differential shrinkage, followed by HIP and standard 718 aging.
Results: Relative density 99.5–99.8%, dimensional deviation ≤±0.25%, tensile 1,120–1,230 MPa, elongation 17–20%. Corrosion performance in ASTM G48 and oxidation at 700°C matched LPBF baselines after identical HT.

Názory odborníků

• Dr. John Slotwinski, Additive Manufacturing Metrology Expert (former NIST)
• Viewpoint: “Powder-state control—PSD, flow, and O/N—linked to machine parameter windows is the largest lever for predictable Inconel 718 outcomes across reuse cycles.”
• Prof. David E. Laughlin, Professor Emeritus of Materials Science, Carnegie Mellon University
• Viewpoint: “Balancing γ′′ and γ′ through precise solution and aging schedules is fundamental; minor chemistry shifts and thermal history can move 718 from peak strength to suboptimal creep behavior.”
• Dr. Amy J. Elliott, Group Leader for AM, Oak Ridge National Laboratory
• Viewpoint: “Integrated qualification—process maps tied to in-situ monitoring and post-HIP NDE—cuts certification time for 718 rotating hardware without sacrificing safety margins.”

Practical Tools/Resources

• ISO/ASTM 52907: Metal powder feedstock characterization (iso.org; astm.org)
• ISO/ASTM 52920/52930: AM process qualification and quality requirements (iso.org)
• AMS 5662/5663: Reference property specifications for Inconel 718 wrought products (sae.org)
• ASTM E8/E21/B213/B214: Mechanical and powder test methods (astm.org)
• NIST AM Bench: Public datasets for nickel superalloys in AM (nist.gov/ambench)
• MMPDS: Metallic materials properties for aerospace design allowables (mmpds.org)
• OSHA/NFPA 484: Combustible metal powder safety guidelines (osha.gov; nfpa.org)
• Granta MI: Materials data/traceability for AM programs (ansys.com)

Last updated: 2025-10-13
Changelog: Added 5 supplemental FAQs; introduced 2025 industry trends with data table; provided two recent case studies; cited expert opinions; listed practical tools/resources with relevant standards; integrated target keyword variations for Inconel 718 Powder
Next review date & triggers: 2026-04-15 or earlier if major powder price shifts (>15%), new ISO/ASTM/AMS standards release for 718 AM, or significant OEM qualification announcements occur