Niobový prášek: Úvod, aplikace, výhody

Obsah

Niob je žáruvzdorný kov s jedinečnými vlastnostmi, jako je pevnost při vysokých teplotách, odolnost proti korozi a supravodivost. Niobový prášek umožňuje výrobu pokročilých komponent z tohoto kovu pomocí technik, jako je aditivní výroba a prášková metalurgie.

Tato příručka poskytuje podrobný přehled niobového prášku včetně jeho vlastností, výrobních metod, charakteristik částic, aplikací, výhod, omezení, cen a srovnání s alternativními kovy.

Úvod do Prášek niobu

Niobový prášek má následující klíčové vlastnosti:

  • Vyrobeno ze žáruvzdorného prvku niobu (Nb)
  • Vysoká teplota tání 2477 °C
  • Hustota 8,57 g/cm3
  • K dispozici v různých distribucích velikosti částic
  • Používá se hlavně v cementovaných karbidech a superslitinách
  • Používá se také v elektronice, optice a supravodičích
  • Vhodný pro aditivní výrobu, termické stříkání a MIM

Žáruvzdorné vlastnosti niobu se hodí pro výrobu specializovaných vysoce výkonných komponent pomocí práškové metalurgie.

prášek niobu

Vlastnosti a charakteristiky niobového prášku

Fyzikální vlastnosti

  • Hustota: 8,57 g/cm3
  • Teplota tání: 2477 °C
  • Elektrický odpor: 15 μΩ-cm
  • Tepelná vodivost: 53 W/m-K
  • Tepelná roztažnost: 7,3 μm/m-K

Mechanické vlastnosti

  • Pevnost v tahu: 550 MPa
  • Mez kluzu: 240 MPa
  • Prodloužení: 30 %
  • Modul pružnosti: 105 GPa

Vlastnosti při vysokých teplotách

  • Zachovává pevnost nad 1000 °C ve vakuu
  • Supravodivý přechod při 9,2 K
  • Nízký tlak par i blízko teploty tání

Chemické vlastnosti

  • Vynikající odolnost proti korozi
  • Tvoří stabilní ochrannou oxidovou vrstvu
  • Nízká rozpustnost ve slitinách Fe, Ni, Cu

Výrobní metody pro Prášek niobu

Mezi klíčové techniky používané k výrobě niobového prášku patří:

  • Hydridace a dehydridace – Nejběžnější metoda pro výrobu jemných niobových prášků
  • Redukce vápníkem – Redukce Nb2O5 pro vysoce čistý niob
  • Tavení elektronovým paprskem – Tavení a atomizace na jemný prášek
  • Snížení emisí uhlíku – Používá uhlík k redukci pentoxidu niobu

Zpracování prášku

  • Odplyňování ve vakuu pro snížení nečistot
  • Mletí a kondicionování pro zlepšení charakteristik prášku
  • Legování s dalšími prvky, jako je titan

Kontrola hladin kyslíku a dosažení vysoké čistoty jsou kritické během výroby niobového prášku.

Velikost a morfologie částic

Distribuce velikosti

  • Pohybuje se od 1 do 150 mikronů
  • Menší velikosti preferované pro aditivní výrobu
  • Větší velikosti používané pro termické stříkání

Morfologie částic

  • Nepravidelná morfologie s doprovodnými částicemi
  • Téměř sférické tvarování dosažené pomocí plazmového zpracování
  • Rychlosti toku měřené průtokoměrem Hall

Chemické složení

  • Obsah niobu nad 99,8 % čistoty
  • Nízké hladiny kyslíku, dusíku a uhlíku
  • Splňuje standardní specifikace ASTM

Aplikace práškového niobu

Mezi klíčové oblasti použití niobového prášku patří:

Aditivní výroba

  • Letecké a letecké součásti
  • Nástroje pro vysoké teploty
  • Vakuové aplikace
  • Přizpůsobené nebo složité geometrie

Cementované karbidy

  • Řezné nástroje a opotřebitelné díly
  • Zlepšuje pevnost a odolnost proti lomu

Niklové superslitiny

  • Zpevňující přísada do slitiny
  • Slitiny typu Inconel 625, 718

Elektronika

  • Kondenzátory, supravodiče
  • Optické povlaky
  • Tvarování paprsku

Nátěry

  • Povlaky odolné proti korozi
  • Aplikace termického stříkání

Výhody a přednosti niobového prášku

Některé hlavní výhody použití niobového prášku:

  • Vysoká pevnost udržovaná při zvýšených teplotách
  • Vynikající odolnost proti oxidaci a korozi
  • Nízký koeficient tepelné roztažnosti
  • Dobrá tepelná a elektrická vodivost
  • Zlepšuje pevnost superslitin a cementovaných karbidů
  • Relativně stabilní ceny kovů
  • Umožňuje aditivní výrobu složitých dílů
  • K dispozici vysoká chemická čistota
  • Lze vyrábět vlastní slitiny
  • Nižší hustota než wolfram nebo tantal

Jedinečné vlastnosti niobu se hodí pro specializované aplikace, kde je potřebná stabilita při vysokých teplotách a/nebo nízká tepelná roztažnost.

Omezení a nevýhody

Některá omezení použití niobového prášku zahrnují:

  • Vysoké náklady ve srovnání s niklovými a železnými prášky
  • Horší svařitelnost než nerezové oceli
  • Náchylnost k křehnutí vodíkem
  • Pyroforická povaha vyžaduje opatrné zacházení
  • Omezená základna dodavatelů ve srovnání s běžnými slitinami
  • Zvláštní tavicí zařízení potřebné kvůli žáruvzdorné povaze
  • Vývoj parametrů vyžadovaný pro nové aditivní aplikace
  • Možné inkluze oxidů vyžadující rozsáhlé odplyňování

Je třeba věnovat náležitou péči kontrole výrobních procesů prášku a manipulačních postupů pro niob.

Prášek niobu Stanovení cen

Cenové rozpětí niobového prášku:

  • <10 mikronů: 70–100 USD za kg
  • 10-45 mikronů: 50–70 USD za kg
  • 45-106 mikronů: 40–60 USD za kg
  • Ceny závisí na velikosti částic, čistotě a objemu objednávky
  • Vyžaduje vysokou čistotu surovin, což zvyšuje náklady
  • Omezení dodavatelů zvyšuje náklady
  • Stále ekonomické pro určité vysoce hodnotné aplikace

Dlouhodobé dohody mohou zajistit stabilní ceny niobového prášku od dodavatelů.

Srovnání s alternativními kovovými prášky

Versus wolframový prášek

  • Niob má nižší hustotu než wolfram
  • Nižší bod tání než wolfram
  • Podobné schopnosti pevnosti při vysokých teplotách
  • Méně chemicky reaktivní než wolfram

Proti tantalovému prášku

  • Nižší hustota než tantal
  • Taje při mnohem nižší teplotě než tantal
  • Méně radioaktivní než přírodní tantal
  • Levnější alternativa k tantalu

Proti titanovému prášku

  • Vyšší teplotní odolnost než titan
  • Vyšší hustota a nižší tažnost
  • Mnohem vyšší náklady než titanové prášky
  • Titan má za určitých podmínek lepší odolnost proti korozi

Nejčastější dotazy

Otázka: Jak se vyrábí práškové niobium?

A: Hlavní metodou výroby je hydridace-dehydridace, kdy se pentoxid niobu chemicky redukuje a rozdrtí na jemný prášek. Vysoká čistota je udržována prostřednictvím řízených procesů.

Q: Jaké jsou hlavní aplikace niobového prášku?

A: Mezi hlavní aplikace patří slinuté karbidy, niklové superslitiny, elektronika a povlaky. Zvyšuje se jeho využití v aditivní výrobě leteckých a nástrojářských komponentů vyžadujících vysokou teplotní stabilitu.

Q: Do jakých slitin se přidává niobový prášek?

A: Niob se leguje pro zlepšení pevnosti niklových a kobaltových superslitin při vysokých teplotách. Zlepšuje také slinuté karbidy vyrobené z karbidů wolframu, titanu a tantalu.

Q: Reaguje niob se atmosférickým kyslíkem?

A: Při pokojové teplotě tvoří niob ochrannou vrstvu oxidu, která brání další reakci. Při vyšších teplotách nad 400 °C reaguje snadno s atmosférickým kyslíkem a hoří.

Q: Jaké velikosti částic niobového prášku jsou k dispozici?

A: Typické rozsahy velikostí jsou 1-10 mikronů pro AM, 10-45 mikronů pro lisování a 45-150 mikronů pro termické stříkání. Jemnější prášky poskytují lepší rozlišení, ale jsou dražší.

Q: Je niobový prášek pyroforický?

A: Ano, niobový prášek se může samovolně vznítit na vzduchu, zejména při jemnějších velikostech pod 45 mikronů. Pro zabránění požárům jsou nezbytná správná bezpečnostní opatření.

Q: Jak se niobový prášek bezpečně skladuje?

A: Niobový prášek se musí skladovat v uzavřených nádobách pod inertními plyny, jako je argon, aby se zabránilo oxidaci a pyroforickému vzplanutí. Kritické jsou přísně kontrolované podmínky zpracování a skladování.

Q: Je niobový prášek znovu použitelný?

A: Nepoužitý niobový prášek lze znovu použít po prosévání k odstranění kontaminantů. Pro kritické aplikace se však obecně doporučuje čerstvý prášek, aby se zabránilo defektům z opětovného použití.

znát více procesů 3D tisku

Sdílet na

Facebook
Cvrlikání
LinkedIn
WhatsApp
E-mailem

MET3DP Technology Co., LTD je předním poskytovatelem řešení aditivní výroby se sídlem v Qingdao v Číně. Naše společnost se specializuje na zařízení pro 3D tisk a vysoce výkonné kovové prášky pro průmyslové aplikace.

Dotaz k získání nejlepší ceny a přizpůsobeného řešení pro vaše podnikání!

Související články

Získejte Metal3DP
Produktová brožura

Získejte nejnovější produkty a ceník