Nejlepší prášek Hastelloy X pro 3D tisk v roce 2024

Hastelloy X je prášková slitina na bázi niklu s vynikající pevností při vysokých teplotách, odolností proti oxidaci a zpracovatelností. Tato příručka poskytuje ucelený přehled Prášek Hastelloy X včetně jeho vlastností, zpracování, použití, dodavatelů, nákladů a dalších informací.

Přehled o Hastelloy X prášek

Hastelloy X je patentovaná prášková slitina niklu, chromu, železa a molybdenu navržená pro vynikající výkon v extrémních prostředích až do 704 °C (1300 °F). Mezi klíčové vlastnosti patří:

• Pevnost při vysokých teplotách a odolnost proti tečení
• Vynikající odolnost proti oxidaci a korozi
• Dobrá svařitelnost a vyrobitelnost
• Odolnost proti praskání vlivem napětí
• Lze ztvrdit ve stáří tepelným zpracováním

Ve srovnání s jinými slitinami niklu má lepší mechanické vlastnosti díky přídavkům chromu, molybdenu a wolframu. Tato kombinace dává slitině Hastelloy X vynikající odolnost proti oxidaci, nauhličování a chlorování.

Hastelloy X se nejčastěji používá ve formě prášku pro aditivní výrobní procesy, jako je laserová fúze v práškovém loži (L-PBF) a nanášení směrovanou energií (DED). Jemné sférické prášky zajišťují hladkou tekutost, hustotu balení a roztíratelnost potřebnou pro vysoce kvalitní 3D tištěné díly.

Slitina se vyrábí také jako drát, plech, deska, trubka a odlitek. Práškově metalurgické díly Hastelloy X lze snadno dodatečně zpracovat izostatickým lisováním za tepla (HIP) a tepelným zpracováním pro další zlepšení vlastností.

Aplikace prášku Hastelloy X

Hastelloy X je díky své vynikající pevnosti při vysokých teplotách vhodný pro aplikace v extrémních podmínkách, včetně:

• Letectví a kosmonautika - spalovací nádoby, součásti raket, raketové trysky
• Výroba energie - Díly horké části plynových turbín
• Chemické zpracování - reformerové trubky, krakování, výměníky tepla
• Automobilový průmysl - díly turbodmychadel, výfukové ventily

Mezi další použití patří obložení jaderných palivových článků, díly pecí a formy na sklo. Díky dobré odolnosti vůči oxidaci může Hastelloy X v mnoha aplikacích nahradit dražší žáruvzdorné kovy.

Složení a specifikace

Prášek Hastelloy X má obvykle jmenovité složení (hmotnost %):

• Nikl: 47%
• Chrom: 22%
• Železo: 18%
• Molybden: 9%
• Kobalt: 2.5%
• Wolfram: 1%

Klíčové specifikace prášku Hastelloy X zahrnují:

Parametr	Specifikace
Velikost částic	15-45 μm
Obsah kyslíku	<1000 ppm
Zdánlivá hustota	≥4 g/cc
Průtoková rychlost	≥25 s/50g
Chemické složení	Ni: rovnováha <br> Cr: 21-23% <br> Fe: 17-20% <br> Mo: 8-10% <br> Co: 2-3% <br> W: 0,6-1,21 TP3T

Výrobní procesy pro díly z materiálu Hastelloy X

Prášek Hastelloy X lze použít k výrobě součástí pomocí několika aditivních a konvenčních výrobních technik.

Aditivní výrobní procesy

Laserová fúze v práškovém loži (L-PBF)

L-PBF je jedním z nejběžnějších aditivních výrobních postupů pro kovy. Laser selektivně taví a spojuje vrstvy prášku na základě 3D modelu a vytváří díl po vrstvách. Sférická morfologie a optimalizované rozložení velikosti prášku Hastelloy X je pro tento proces ideální.

Hlavní výhody dílů z materiálu L-PBF Hastelloy X:

• Složité geometrie a lehké konstrukce
• Minimální odpad materiálu
• Vysoká hustota a mechanické vlastnosti
• Dobrá povrchová úprava
• Krátké dodací lhůty pro prototypy a výrobu

Usměrněná depozice energie (DED)

DED využívá cílený zdroj tepla, jako je laser, elektronový paprsek nebo plazmový oblouk, k roztavení kovového prášku nebo drátu, který se pak nanáší a vytváří vrstvu po vrstvě.

Mezi výhody DED s Hastelloy X patří:

• Možnost opravovat a přidávat funkce do stávajících dílů
• Větší objemy než u procesů s práškovým ložem
• Nízká pórovitost a zbytkové napětí
• Možnost kombinace různých materiálů nebo gradientů

Tryskání pojiva

Při tryskání pojiva se kapalné pojivo selektivně tiskne na kovové práškové lože a vytváří se tak zelený díl. Zelené díly Hastelloy X se poté spékají, aby se částice spojily do hustého finálního dílu.

Výhody dílů Hastelloy X s pojivem:

• Velmi vysoká rychlost tisku ve srovnání s laserovými procesy
• Nejsou potřeba žádné podpůrné konstrukce
• Možnost sestavení velkých objemů
• Nižší náklady na zařízení než u laserových procesů

Konvenční výrobní procesy

Prášek Hastelloy X lze také zpracovat na plně husté díly pomocí:

• Vstřikování kovů (MIM) - smíchání jemného prášku s pojivem, vstřikování a následné spékání.
• Izostatické lisování za tepla (HIP) - působení vysoké teploty a izostatického tlaku plynu na prášek za účelem jeho konsolidace.
• Práškové kování - zhutňování a zahřívání prášku ve formě za účelem tvarování a zhuštění.

Tyto konvenční přístupy práškové metalurgie umožňují výrobu složitých dílů v síťovém tvaru s minimálním množstvím obrábění. Izotropní vlastnosti poskytují spolehlivý výkon.

Jak vybrat prášek Hastelloy X？

Vlastnosti prášku

Při výběru prášku Hastelloy X je třeba zvážit tyto klíčové vlastnosti:

Velikost částic - Ovlivňuje tekutost prášku, povrchovou úpravu a hustotu. Obvykle se pohybuje v rozmezí 15-45 μm. Jemnější je lepší pro rozlišení, ale může mít špatnou tekutost.

Morfologie - Sférické prášky s hladkým povrchem zajišťují nejlepší tok a roztírání. Nepravidelné tvary ztěžují manipulaci.

Zdánlivá hustota - Vyšší hustota zlepšuje zatížení práškového lože, tepelnou vodivost a konečnou hustotu dílu. Doporučují se hodnoty ≥4 g/cc.

Průtoková rychlost - Důležité pro hladké roztírání prášku na stavební desku. Průtoky 25-35 s/50 g ukazují na dobrou tekutost.

Obsah kyslíku - Nižší obsah kyslíku vede k lepší hustotě a mechanickým vlastnostem. Měla by být <1000 ppm.

Chemické složení - Musí odpovídat zadanému rozsahu složení Hastelloy X pro vlastnosti.

Pověst dodavatele a systémy kvality

Pro spolehlivý a konzistentní prášek jsou nezbytní renomovaní dodavatelé s důkladnou kontrolou kvality:

• Přísná chemická analýza a testování vlastností prášku
• Prášek vyrobený v kontrolovaných podmínkách
• Důsledný odběr vzorků a testování šarží
• Řízení procesů a SOP pro manipulaci, skladování a přepravu
• Certifikace kvality jako ISO 9001, ISO 13485

Hastelloy X prášek Náklady

Cena prášku Hastelloy X se pohybuje mezi $60-100 USD/kg. Ceny závisí na množství objednávky, kvalitě/charakteristikách prášku, značce dodavatele a zeměpisné poloze. Větší objednávky mají obvykle nižší náklady na jednotku.

Ceník prášku Met3dp Hastelloy X:

Kovový prášek	Velikost	Množství	Cena/kg
Prášek Hastelloy X	15-45um	1 kg	$107
Prášek Hastelloy X	15-45um	10 kg	$79
Prášek Hastelloy X	15-45um	100 kg	$70

Jak si vybrat Dodavatel prášku Hastelloy X？

Mezi klíčové faktory při výběru dodavatele prášku Hastelloy X patří:

Reputace - Zkušené společnosti s prokazatelným úspěchem a spokojenými zákazníky. Podívejte se na reference a případové studie.

Kvalita - Přísná kontrola kvality, odběr vzorků, testování, certifikace a dokumentace.

Odbornost - Hluboké znalosti metalurgie a výroby prášků. Schopnost přizpůsobit prášky v případě potřeby.

Konzistence - Robustní procesy zajišťují, že každá šarže splňuje specifikace.

Inventura - Dostupnost skladem v malých i velkých množstvích umožňuje vyhnout se dlouhým dodacím lhůtám.

Zákaznický servis - Reakce na dotazy, technická podpora a poradenství.

Distribuční síť - Sklady ve vaší blízkosti zamezují dlouhým dodacím lhůtám a zpožděním.

Ceny - Přiměřené ceny pro požadované objemy objednávek a vlastnosti prášku.

Podmínky - Flexibilní platební podmínky, náklady/časy přepravy a možnosti nákupu.

Mezi přední světové dodavatele prášku Hastelloy X patří. Met3DP, Sandvik, Carpenter Technology, Praxair a AP&C. Pomáhá porovnat více dodavatelů podle těchto kritérií a najít nejvhodnějšího pro vaše potřeby a rozpočet.

Instalace a provoz systémů práškové AM Hastelloy X

Instalace a provoz systémů pro aditivní výrobu kovů, které jsou schopny zpracovávat prášek Hastelloy X, vyžaduje pozornost:

Systémové požadavky - Napájení, dodávky inertního plynu, chlazení, ventilace. Systémy L-PBF, jako je EOS M400, potřebují výkon ~65 kW.

Podmínky zařízení - Teplota 20-25 °C. Relativní vlhkost 30-70%. Minimální výkyvy teploty a vlhkosti.

Personál - Vyškolená obsluha systému. Samostatný tým pro následné zpracování. Podpora údržby systému.

Manipulace se surovinami - Rukavicové boxy, zařízení na prosévání prášku, systémy na recyklaci prášku. Minimalizujte kontakt prášku se vzduchem a vlhkostí.

Pracovní postupy - Optimalizace parametrů, nastavení sestavení, následné zpracování, kontrola kvality. Digitální pracovní postup od návrhu po hotový díl.

Požadavky na monitorování - Sestavte monitorovací kamery. Analyzátory zbytkového kyslíku. Upozornění na překročení limitů parametrů.

Bezpečnost - Uzavřené systémy. Osobní ochranné prostředky obsluhy. Limity expozice pro kovové prášky. Opatření proti požáru a výbuchu.

Údržba - Pravidelná údržba podle pokynů výrobce. Laser, optika, systém manipulace s práškem, senzory.

Kalibrace - Pravidelná kalibrace laserového měřiče výkonu, zařízení pro měření tloušťky vrstvy prášku a senzorů O2.

Optimalizace parametrů - Dosáhněte vlastností materiálu optimalizací výkonu laseru, rychlosti, rozteče šraf, tloušťky vrstvy a orientace konstrukce.

Pro bezpečnou a opakovatelnou výrobu vysoce kvalitních dílů z materiálu Hastelloy X je nezbytná důsledná kontrola a monitorování těchto aspektů.

Metody následného zpracování dílů Hastelloy X AM

Hotové díly Hastelloy X z aditivní výroby vyžadují následné zpracování, aby bylo dosaženo konečných vlastností a kvality:

Odstranění podpory - U některých procesů, jako je L-PBF, je nutné odstranit podpěry z vnitřních dutin a převisů, často pomocí řezání elektroerozivním drátem.

Odstraňování stresu - Tepelné zpracování pod teplotou žíhání roztokem pro snížení zbytkových napětí z procesu výroby. Rozsah 450-760 °C.

Izostatické lisování za tepla (HIP) - Použití vysokotlaké atmosféry inertního plynu při vysoké teplotě k uzavření vnitřních dutin a zhutnění mikrostruktury.

Povrchová úprava - Obrábění, broušení, pískování nebo leštění vnějších povrchů za účelem zlepšení drsnosti, přesnosti a estetiky povrchu.

Závěrečné čištění dílů - Vibrační úprava, čištění v alkalických roztocích nebo rozpouštědlech odstraňuje volné částice prášku a povrchové nečistoty.

Zpracování roztoku - Zahřátí nad teplotu solvusu slitiny a následné rychlé ochlazení/ochlazení za účelem rozpuštění sekundárních fází a zlepšení mechanických vlastností.

Stárnutí/tvrdnutí srážením - Tepelné zpracování, které umožní, aby se v mikrostruktuře slitiny vytvořily jemné zpevňující precipitáty.

Správné následné zpracování je klíčové pro dosažení vlastností materiálu a výkonu požadovaného aplikací. Použité metody závisí na procesu AM, geometrii konstrukce a funkčních požadavcích konečného použití.

Kontrola kvality a testování prášku a dílů Hastelloy X

Při práci s práškovou surovinou Hastelloy X a tištěnými díly je zásadní důkladná kontrola kvality a testování:

Testování prášku - Chemické složení, distribuce velikosti částic, rychlost toku, zdánlivá hustota, morfologie, nečistoty. Zajistí, aby prášek splňoval specifikace.

Sledování parametrů - Monitorování tloušťky vrstvy, rychlosti lopatek natavovacího stroje, výkonu laseru, vzdálenosti mezi šrafami, rychlosti skenování atd. v průběhu procesu pro zajištění optimální konstrukce.

Vizuální kontrola - Zkontrolujte, zda nejsou na povrchu vady, praskliny, deformace, delaminace mezi vrstvami, v případě potřeby použijte penetrační barvivo.

Rozměrová kontrola -Měření kritických rozměrů pro kontrolu shody s modelem CAD pomocí souřadnicových měřicích strojů nebo 3D skenerů.

Měření hustoty - Ověřte, zda bylo dosaženo teoretické hustoty ≥99,5% pro mechanickou integritu. Pomocí Archimédovy metody nebo rentgenového CT skenování.

Zkouška drsnosti povrchu - Kvantifikujte povrchovou úpravu dílů ve stavu po sestavení a po zpracování. Optická profilometrie nebo stylusové přístroje.

Mechanické zkoušky - Zkoušky tahu, únavy, lomové houževnatosti, tvrdosti a Charpyho rázové zkoušky podle platných norem ASTM.

Charakterizace mikrostruktury - Optická analýza, analýza SEM a EBSD zjišťují pórovitost, praskliny, morfologii zrn, precipitáty a dislokace.

Chemická analýza - ICP-OES nebo XRF spektroskopie ověřuje správnost konečného složení slitiny.

Nedestruktivní testování - Ultrazvuková, radiografická kontrola, kontrola vířivými proudy, kontrola kritických součástí pomocí magnetických částic.

Údaje z tohoto rozsáhlého testování ověřují vlastnosti a kvalitu. Díly, které nevyhoví některé z kontrol, mohou vyžadovat opětovné sestavení nebo další dodatečné zpracování.

Výhody a nevýhody Hastelloy X vs. alternativy

Hastelloy X prášek

Klady

• Vynikající vysokoteplotní mechanické vlastnosti až do ~700 °C
• Lepší odolnost proti oxidaci než u nerezových ocelí nebo Inconelu 718.
• Vyšší pevnost než Inconel 625 a zároveň odolnost proti oxidaci
• Dobrá svařitelnost ve srovnání s jinými superslitinami na bázi Ni
• Nižší cena než u žáruvzdorných slitin, jako je tantal nebo wolfram.

Nevýhody

• Horší vysokoteplotní vlastnosti oproti Inconelu 718 při teplotách nad ~650 °C
• Křehnutí při vystavení síře nebo olovu při vysokých teplotách
• Obtížněji obrobitelné než austenitické nerezové oceli
• Vyšší náklady než u nerezových ocelí

Inconel 625 prášek

Klady

• Vynikající odolnost proti korozi v širokém spektru prostředí
• Vysoká pevnost při pokojové teplotě a 600 °C
• Dobrá odolnost proti oxidaci až do 980 °C
• Nižší cena než Hastelloy X nebo Inconel 718

Nevýhody

• Menší pevnost při vysokých teplotách než Hastelloy X
• Náchylnost na tvorbu důlků v některých prostředích
• Podléhá tepelně únavovým trhlinám

Inconel 718 prášek

Klady

• Zachovává si pevnost až do 704 °C, lépe než Hastelloy X při velmi vysokých teplotách.
• Vysoká odolnost proti tečení a únavě
• Dobrá odolnost proti korozi v mnoha prostředích

Nevýhody

• Nízká odolnost proti oxidaci při teplotách nad 600 °C
• Náchylné na praskání po svařování
• Obtížněji svařitelné než Hastelloy X

316L prášek z nerezové oceli

Klady

• Vynikající odolnost proti korozi v různých prostředích
• Snadno svařitelné a obrobitelné
• Dobrá biokompatibilita pro lékařské použití
• Nižší náklady než u niklových superslitin

Nevýhody

• Omezená schopnost pracovat při vysokých teplotách, nesmí překročit ~315 °C
• náchylnost k důlkové a štěrbinové korozi v některých prostředích
• Nižší tvrdost a odolnost proti opotřebení

Pro nejlepší kombinaci vyrobitelnosti, pevnosti a odolnosti proti oxidaci až do 704 °C poskytuje Hastelloy X výhody oproti těmto alternativám pro mnoho aplikací.

Použití a aplikace dílů Hastelloy X od společnosti AM

Aditivní výroba umožňuje vyrábět složité komponenty Hastelloy X přizpůsobené náročným aplikacím:

Aerospace

• Spalovací nádoby a vložky
• Lopatky a trysky leteckých motorů
• Raketové motory a pohonné komponenty
• Turbočerpadla a ventily kosmických lodí

Plynové turbíny

• Spalovací zařízení, přechody a části horkých plynových cest
• Palivové trysky
• Tepelné štíty
• Lopatky, lopatky a stínítka

Chemické zpracování

• Trubky reformátorové pece
• Trubky pro krakování ethylenu
• Výměníky procesních plynů FGD
• Vstřikovací tryska katalyzátoru pro fluidní katalytické krakování

Automobilový průmysl

• Součásti výfukového systému
• Kola a skříň turbodmychadla
• Tepelně stínící díly

Formy na sklo

• Přesné formy na skleněné čočky a hranoly
• Formy na foukání skla

Jaderné

• Plášť a součásti palivového článku

Jedinečné přednosti materiálu Hastelloy X umožňují ve srovnání s běžnými materiály a výrobou lehčí a výkonnější komponenty v těchto extrémních podmínkách.

Instalace a údržba dílů Hastelloy X AM

Správná instalace a údržba je klíčem k dosažení očekávané životnosti komponentů Hastelloy X AM v náročných aplikacích:

Příprava povrchu - U dílů, jako jsou lopatky turbín, pečlivě vyleštěte povrchy a odstraňte veškerý prášek, který zůstal ve štěrbinách, abyste zabránili zrychlenému napadení během provozu.

Rozměrová kontrola - Zajistěte, aby kritická rozhraní a rozměry po následném zpracování odpovídaly specifikacím a díly při montáži správně pasovaly.

Bezpečnostní opatření při manipulaci - Při montáži dbejte na to, aby nedošlo k zadření závitů a povrchů. Používejte správné metody utahování.

Ochrana proti korozi - Na styčné plochy naneste vhodné ochranné nátěry jako inhibitory koroze. Při nanášení nátěru maskujte chladicí otvory.

Způsob instalace - Při instalaci dílu postupujte podle pokynů výrobce. Zohledněte rozdíly v tepelné roztažnosti způsobené mikrostrukturou AM.

Provozní podmínky - Při provozu nepřekračujte mezní hodnoty teploty, tlaku, průtoku, otáček a zatížení.

Monitorování - Využívejte senzory a online monitorování ke sledování stavu dílů a včasné identifikaci problémů.

Údržba - Pravidelné kontroly opotřebení, prasklin, poškození korozí, deformace, oxidace. V případě potřeby vyměňte.

Postupy čištění - Při údržbě používejte správné techniky čištění dílů bez poškození povrchu.

Správná instalace v kombinaci s monitorováním, údržbou a výměnou v případě potřeby umožní dosáhnout plného potenciálu komponent AM Hastelloy X pro dlouhodobý výkon.

Často kladené otázky o prášku Hastelloy X

Otázka: Jaký rozsah velikosti částic je nejlepší pro procesy AM, jako je L-PBF?

Odpověď: Doporučuje se velikost částic v rozmezí 15-45 mikronů. Jemnější prášky kolem 15 μm poskytují dobré rozlišení a povrchovou úpravu, zatímco velikosti do 45 μm zlepšují tok prášku a hustotu balení.

Otázka: Vyžaduje prášek Hastelloy X před AM sušení nebo ošetření plazmou?

Odpověď: Prášek Hastelloy X se obvykle rozprašuje v inertním plynu, takže před tiskem není nutné žádné další sušení nebo plazmová úprava. S práškem by se mělo správně manipulovat, aby se zabránilo absorpci přebytečné vlhkosti ze vzduchu během skladování/přepravy.

Otázka: Jaké jsou běžné postupy tepelného zpracování pro Hastelloy X?

Odpověď: Typické tepelné zpracování je 2 hodiny žíhání roztokem při 1150 °C s následným ochlazením na vzduchu, poté 20 hodin srážecího kalení při 760 °C a ochlazení na vzduchu. Tím se Hastelloy X zpevňuje srážením gama prvků.

znát více procesů 3D tisku