Vysokoteplotní slitinový prášek

Prášky z vysokoteplotních slitin jsou materiály, které odolávají extrémně vysokým teplotám, aniž by se deformovaly nebo poškodily. Tyto pokročilé materiály jsou nezbytné pro aplikace v extrémních prostředích, jako jsou proudové motory, plynové turbíny, rakety, jaderné reaktory a další.

Přehled práškových vysokoteplotních slitin

Vysokoteplotní slitiny, známé také jako superslitiny, mají vynikající mechanickou pevnost, odolnost proti tepelné deformaci tečením, dobrou stabilitu povrchu a odolnost proti korozi a oxidaci při vysokých teplotách. Mezi klíčové vlastnosti patří:

• Odolnost vůči teplotám nad 1000 °C
• Zachovávají si pevnost, houževnatost a stabilitu při vysokých teplotách.
• Používá se pro velmi horké části proudových motorů a plynových turbín.
• Tvrdší než slitiny titanu a většina ocelí.
• Převážně slitiny na bázi niklu, kobaltu nebo železa.

Složení: Vysokoteplotní slitiny obsahují složité kombinace materiálů, jako je nikl, kobalt, železo, chrom, hliník, wolfram, molybden, tantal, niob atd., v různém procentuálním zastoupení. Přesné složení je přizpůsobeno potřebám aplikace.

Výroba: Prášek ze superslitiny se vyrábí pomocí plynové nebo vodní atomizace taveniny slitiny na jemný sférický prášek optimalizovaný pro aditivní výrobu nebo tepelné stříkání. Mezi další metody výroby prášku patří vakuové indukční tavení, vakuové obloukové tavení, izostatické lisování za tepla a další.

Běžné typy: Mezi oblíbené klasifikace patří superslitiny na bázi niklu, kobaltu a železa. Zde jsou uvedeny některé běžné druhy:

• Slitiny niklu - Inconel, Hastelloy, Waspaloy, slitiny Rene
• Kobaltové slitiny - Haynes, HS slitiny
• Slitiny železa - A286, oceli 9Cr

Klíčové vlastnosti: Prášky ze superslitin nabízejí výjimečné vlastnosti, jako jsou:

• Pevnost při vysokých teplotách - Pro nosné díly
• Odolnost proti tečení a únavě - rozhodující pro spolehlivost
• Odolnost proti oxidaci a korozi - Zabraňuje poškození
• Tepelná stabilita - stálý výkon za tepla
• Svařitelnost - pro výrobu a opravy

Aplikace z Vysokoteplotní slitinový prášek

Díky své extrémní teplotní odolnosti se práškové vysokoteplotní slitiny používají k výrobě součástí pro nejžhavější části:

• Motory proudových letadel
• Pozemní plynové turbíny
• Zařízení na zplyňování uhlí
• Vesmírné rakety a jaderné reaktory
• Zařízení pro těžbu ropy a zemního plynu

Tryskové motory: Superslitiny tvoří více než 50% moderních součástí proudových motorů, jako jsou lopatky, spalovací komory a součásti přídavného spalování. Slitiny niklu, jako je Inconel 718 a René N5, vynikají v aplikacích proudových motorů tím, že odolávají obrovskému teplu a odstředivým silám.

Plynové turbíny: Slitiny na bázi železa a niklu odolávají velmi vysokým teplotám uvnitř horkých částí plynových turbín. Díly, jako jsou lopatky, trysky a spalovače, pracují při teplotách přes 1000 °C a spoléhají se na slitiny, jako jsou Inconel 738 a Haynes 230.

Uhelné elektrárny: Slitiny železa a niklu v zařízeních na zplyňování uhlí musí pracovat při teplotách vyšších než 850 °C v prostředí s vysokou korozí síry. Zde si se žárem poradí slitiny jako nerez 310 a Inconel 601.

Letectví: Z vysokoteplotních slitin niklu se vyrábí mnoho součástí raketových motorů a jaderných reaktorů pro kosmické aplikace. Vzorky zahrnují spalovací komory, trysky, palivové články a spojovací prvky vyrobené ze slitiny NB-36.

Ropa/plyn: Při vrtných pracích se často používá vysoce kobaltová slitina HS-188 pro součásti a nástroje používané v extrémně horkém a korozivním prostředí ropných vrtů.

Specifikace prášku z vysokoteplotní slitiny

Prášek ze superslitiny má rozmanitou škálu materiálů a složení přizpůsobených pro práci při různých teplotních mezích od 800 °C do více než 1000 °C. Zde jsou některé běžné druhy a specifikace:

Normy výrobku: Klíčové specifikace oblíbených slitin:

• Inconel 718 - AMS 5662, ASTM B637
• Hastelloy C276 - ASME SB574
• Incoloy 800H - AMS 5540A
• Haynes 214 - AMS 5759, AMS 5382

Velikosti prášku: Různé velikostní frakce optimalizované pro různé procesy AM:

• Laserová fúze v práškovém loži: 15-45 mikronů
• Tryskání pojiva: 300+ mikronů
• Řízené ukládání energie: 45-150 mikronů

Srovnání práškových materiálů ze superslitin

Různé možnosti vysokoteplotních slitin mají své silné a slabé stránky:

Niklové slitiny tak obecně překonávají ostatní v odolnosti vůči extrémním teplotám a korozi. Slitiny kobaltu však nabízejí největší surovou pevnost, zatímco slitiny železa poskytují cenově výhodné možnosti.

Dodavatelé Vysokoteplotní slitinový prášek

Mnoho dodavatelů moderních materiálů nabízí různé typy prášků superslitin. Mezi hlavní výrobce patří:

Ceny se pohybují v závislosti na typu slitiny, distribuci velikosti částic, sféricitě, množství, úrovni čistoty a dalších parametrech. Malé laboratorní množství může stát více než $500/kg. Velké komerční dávky se pohybují v průměru kolem $100-300/kg pro běžné slitiny.

Výhody a nevýhody vysokoteplotního prášku ze slitiny

Lze shrnout, že vynikající tepelné vlastnosti superslitin odůvodňují jejich vysokou cenu pro velmi horké aplikace. Jejich výroba tradičními metodami však zůstává náročná.

Nejčastější dotazy

Otázka: Proč superslitiny odolávají tak extrémním teplotám?

Odpověď: Pečlivé kombinace niklu, kobaltu, chromu, hliníku, wolframu atd. dodávají pevnost, odolávají tečení a zhoršování vlastností při vysokých provozních teplotách nad 85% jejich bodů tání.

Otázka: Jaké metody aditivní výroby fungují s prášky ze superslitin?

Odpověď: Laserová fúze v práškovém loži a usměrněná energetická depozice jsou vhodné pro zpracování práškových slitin s vysokou teplotou. Tryskání pojiva je životaschopné, ale může vyžadovat další kroky spékání a infiltrace.

Otázka: Jak se opravují nebo upevňují součásti z vysokoteplotních slitin?

Odpověď: Poškozené součásti lze renovovat pájením, svařováním a tepelným nástřikem s použitím odpovídajícího superslitinového přídavného materiálu. Díly lze také zachránit lisováním za tepla.

Otázka: Jsou vysokoteplotní slitiny recyklovatelné?

Odpověď: Ano, šrot a prášky ze superslitin lze regenerovat a znovu zpracovat pomocí vakuového indukčního tavení a atomizace na čerstvé práškové suroviny pro výrobu AM. To přináší významné úspory nákladů.

Otázka: Jaké jsou typické aplikace vysokoteplotních slitin na bázi železa?

Odpověď: Levnější superslitiny železa se hojně používají ve spalovacích ohřívačích, etylenových pecích, v plášti jaderného paliva, v zařízeních pro generátory elektrické energie a v zařízeních pro chemickou rafinaci.

znát více procesů 3D tisku