Inconel 718-Pulver

Übersicht

Inconel 718-Pulver ist ein Pulver aus einer Nickel-Chrom-Eisen-Molybdän-Legierung, das hauptsächlich in der additiven Fertigung und beim Metallpulverbettschmelzen verwendet wird. Einige wichtige Details über Inconel 718 Pulver umfassen:

• Zusammensetzung: Nickel, Chrom, Eisen, Niob, Molybdän, Titan, Aluminium
• Eigenschaften: Hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit, Schweißbarkeit
• Herstellungsverfahren: Gaszerstäubung
• Bereich der Partikelgröße: 15-45 Mikrometer im Allgemeinen
• Anwendungen: Luft- und Raumfahrtkomponenten, Turbinenschaufeln, Werkzeuge, Formen, Schiffskomponenten
• Normen: AMS 5662, AMS 5664, ASTM B718

Zusammensetzung der Inconel 718-Pulver

Inconel 718-Pulver hat die folgende nominelle Zusammensetzung gemäß den Normen AMS 5662 und ASTM B718:

Element	Gewicht %
Nickel (Ni)	50.0 – 55.0
Chrom (Cr)	17.0 – 21.0
Eisen (Fe)	Bilanz
Niobium (Nb)	4.75 – 5.5
Molybdän (Mo)	2.8 – 3.3
Titan (Ti)	0.65 – 1.15
Aluminium (Al)	0.2 – 0.8

Nickel und Chrom sorgen für Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit. Niob ermöglicht die Ausscheidungshärtung der Legierung. Eisen ist das wichtigste Basiselement. Molybdän, Titan und Aluminium verbessern die mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen.

Das Verhältnis von Nickel, Chrom und Eisen gewährleistet eine optimale Verfestigung, während die Zusätze von Nb, Mo, Ti und Al für Härtungs- und Ausscheidungsmechanismen sorgen. Die Kontrolle der Zusammensetzung innerhalb dieser Bereiche ist entscheidend, um die gewünschten Materialeigenschaften nach der Verarbeitung zu erreichen.

Eigenschaften von Inconel 718-Pulver

Einige der wichtigsten Eigenschaften von Inconel 718-Pulver sind:

Tabelle 1: Eigenschaften von Inconel 718-Pulver

Eigentum	Beschreibung
Dichte	8,19 g/cm3
Schmelzpunkt	1260-1336°C
Wärmeleitfähigkeit	11,4 W/m-K bei 20°C
Elastizitätsmodul	205 GPa
Querkontraktionszahl	0.294
Streckgrenze	1310 MPa
Zugfestigkeit	1495 MPa
Dehnung	12%

Aufgrund seiner Dichte, seiner thermischen und mechanischen Eigenschaften eignet sich Inconel 718 für Hochleistungsbauteile, die extremen Umgebungen standhalten können. Durch das pulvermetallurgische Verfahren bleibt die feine Kornstruktur erhalten, was zu verbesserten Eigenschaften führt.

Die Festigkeit bleibt bis über 700°C erhalten, bei ausreichender Duktilität und Ermüdungsbeständigkeit. Die Oxidationsbeständigkeit schützt vor Korrosion bis zu 980°C. Dank dieser Eigenschaften kann die Legierung Inconel 718 in Anwendungen mit starken Temperaturschwankungen eingesetzt werden.

Partikelgrößenverteilung von Inconel 718-Pulver

Inconel 718-Pulver wird durch Gasverdüsung hergestellt, um kugelförmige Partikel in einem kontrollierten Größenbereich zu erzeugen. Typische Partikelgrößenverteilungen sind:

Tabelle 2: Partikelgrößen von Inconel 718-Pulver

Partikelgröße (Mikron)	Verteilung (%)
15-25	62
25-45	30
45-63	8

Die enge Verteilung gewährleistet einen gleichmäßigen Pulverfluss und ein gleichmäßiges Schmelzen. Kleinere Partikel begünstigen eine bessere Sinterung, während größere Partikel den Pulverfluss verbessern. Die durchschnittliche Größe liegt bei den meisten additiven Fertigungsverfahren für Metalle bei 25-45 Mikrometern.

Die Kontrolle der Partikelform und -größenverteilung ermöglicht eine dichte Packung und eine effektive Schicht-für-Schicht-Fusion, die für 3D-Druckanwendungen unerlässlich ist. Siebklassierer sortieren Partikel präzise in Chargen mit Zielgrößenbereichen.

Herstellungsprozess von Inconel 718-Pulver

Die Gaszerstäubung ist die gängigste Methode zur Herstellung von kugelförmigen Pulvern aus Inconel 718, die für die additive Fertigung geeignet sind. Die Herstellungsschritte sind:

1. Schmelzen - Inconel 718 wird zunächst unter Inertgasatmosphäre induktiv geschmolzen.
2. Zerstäubung - Der Flüssigmetallstrom wird mit Hilfe von Hochdruck-Inertgas (normalerweise Stickstoff oder Argon) in feine Tröpfchen zerlegt.
3. Erstarrung - Die Tröpfchen kühlen schnell ab und verfestigen sich zu Pulver
4. Sammlung - Die zerstäubten Partikel fallen in eine Sammelkammer
5. Siebung - Pulver werden in spezifische Partikelgrößenverteilungen gesiebt

Gaszerstäubte Pulver weisen im Vergleich zu wasserzerstäubten Pulvern eine höhere Reinheit, eine einheitlichere Zusammensetzung, eine gleichmäßige Partikelform und minimale Satelliten auf. Die glatte Oberflächenmorphologie verbessert den Pulverfluss während der Verarbeitung.

Durch die präzise Steuerung des Gasflusses, der Temperatur und des Metallschmelzestroms werden Pulver mit den gewünschten Eigenschaften für AM-Prozesse wie Laser-Pulverbettschmelzen, Binder-Jetting und gerichtetes Aufbringen von Energie erzeugt.

Anwendungen von Inconel 718-Pulver

Aufgrund der hervorragenden Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen eignet sich die Legierung Inconel 718 für kritische Komponenten in:

Tabelle 3: Anwendungen von Inconel 718-Pulver

Industrie	Komponenten
Luft- und Raumfahrt	Turbinenschaufeln, -scheiben, Brennkammern, Gehäuse, Befestigungselemente, Zahnräder
Stromerzeugung	Gasturbinen-Heißteilteile, Schaufeln, Leitschaufeln, Befestigungselemente
Öl und Gas	Bohrlochwerkzeuge, Bohrlochkopfteile, Ventile, Pumpen
Automobilindustrie	Komponenten für Turbolader, Ventile, Auspuffkrümmer
Chemische Verarbeitung	Reaktorbehälter, Wärmetauscherrohre

Die additive Fertigung mit Inconel 718-Pulver ist ideal für die Herstellung komplexer, kundenspezifischer Teile mit verbesserten mechanischen Eigenschaften und Geometrien, die mit Guss oder maschineller Bearbeitung nicht möglich sind.

Spezifikationen und Normen

Inconel 718-Pulverprodukte entsprechen den folgenden Spezifikationen:

Tabelle 4: Spezifikationen für Inconel 718-Pulver

Standard	Organisation	Beschreibung
AMS 5662	SAE	Chemische Zusammensetzung der Nickellegierung
AMS 5664	SAE	Zerstäubte Pulver-Nickel-Legierungen
ASTM B718	ASTM	Norm für Nickel-Chrom-Eisen-Pulver

In diesen Spezifikationen sind die zulässigen Bereiche für die Elementzusammensetzung, Probenahmeverfahren, Zertifikate und Prüfverfahren zur Bestimmung der chemischen und physikalischen Eigenschaften festgelegt.

Gängige Größenangaben sind -100/+325 Mesh, -140/+325 Mesh und -230/+400 Mesh gemäß ASTM B214.

Lieferanten von Inconel 718-Pulver

Einige führende globale Anbieter mit Preisangaben sind:

Tabelle 5: Inconel 718 Pulver Lieferanten und Preise

Unternehmen	Markennamen	Preis pro kg
Sandvik	Fischadler 718	$120-160
LPW-Technologie	CL-20ES	$100-140
Praxair	718	$140-180
Tischlertechnik	Edelstahl 455® nach Maß	$110-150
Erasteel	ERASTEEL718	$130-170

Die Preise variieren je nach Auftragsvolumen, Partikelgrößenbereich, Formtoleranz und garantierter Chargenzusammensetzung. Bei großen OEM-Verträgen werden höhere Rabatte gewährt als bei kleinen Prototyp-Volumina. Auch die geografische Preisgestaltung schwankt je nach regionaler Angebots- und Nachfragedynamik.

Vor- und Nachteile von Inconel 718 für die additive Fertigung

Tabelle 6: Vorteile und Grenzen von Inconel 718-Pulver

Profis	Nachteile
Bewährtes Material mit großer Produktionserfahrung	Hohe Materialkosten
Ausgezeichnete Festigkeit bei erhöhten Temperaturen	Geringere Ablagerungsrate als bei Stählen
Gute Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit	Anfällig für Rissbildung bei fehlender Prozesskontrolle
Behält Eigenschaften im Ist-Zustand bei	Hohe Eigenspannungen durch schnelle Erstarrung
Maßgeschneiderte Geometrien möglich	Begrenzte Größen für AM-Geräte
Schnellere Entwurfsiterationen	Nachbearbeitung kann erforderlich sein

Inconel 718 ist teurer als rostfreie Stähle, kann aber sicher bei 100°C mehr betrieben werden. Obwohl es langsamer zu drucken ist als Stahl, rechtfertigen die Leistungsgewinne die Kosten für hochwertige Anwendungen in extremen Umgebungen.

Mit optimierten AM-Parametern erreicht die Legierung mechanische Eigenschaften, die denen von Guss- und Knetwerkstoffen entsprechen oder darüber liegen. Bei höheren Fertigungsraten kann es jedoch zu Rissbildung kommen. Multi-Laser-Systeme helfen, die Produktivität zu steigern.

FAQs

F: Wofür wird die Legierung Inconel 718 verwendet?

A: Die Nickelbasis-Superlegierung Inconel 718 hat eine außergewöhnliche Festigkeit bei Temperaturen bis zu 700 °C sowie eine hohe Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit. Sie wird häufig in Gasturbinen, Flugzeugtriebwerken, Kernreaktoren, Pumpen, Werkzeugen und anderen kritischen Komponenten eingesetzt, die unter extremen Bedingungen arbeiten.

F: Ist Inconel 718 schweißbar?

A: Inconel 718 ist schweißbar! Diese Superlegierung, die für ihre hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit auch bei extremen Temperaturen bekannt ist, wird gerne in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Energieerzeugung eingesetzt.

F: Wie wird Inconel 718 hergestellt?

A: Es wird in der Regel in einem doppelten Schmelzverfahren durch Vakuum-Induktionsschmelzen (VIM) und anschließendes Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzen (VAR) hergestellt, was ein sauberes, hochreines Material gewährleistet.

F: Kann Inconel 718 maschinell bearbeitet werden?

A: Ja, aber aufgrund seiner Zähigkeit und Kaltverfestigung ist es eine Herausforderung. Für eine effektive Bearbeitung sind spezielle Werkzeuge und Techniken erforderlich.

F: Wie verhält sich Inconel 718 in extremen Umgebungen?

A: Es ist außerordentlich oxidationsbeständig und behält seine Festigkeit auch bei sehr hohen Temperaturen, was es ideal für raue Umgebungen macht.

F: Was ist der Unterschied zwischen Inconel 718 und anderen Inconel-Legierungen?

A: Jede Inconel-Legierung hat einzigartige Zusammensetzungen und Eigenschaften. Inconel 718 ist insbesondere für seine hohe Festigkeit und die einfache Verarbeitung, einschließlich Schweißen, bekannt, was bei einigen anderen Inconel-Legierungen nicht so einfach ist.

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Additional FAQs about Inconel 718 Powder

1) What powder oxygen/nitrogen limits should I specify for LPBF-grade Inconel 718 powder?

• Common procurement gates: O ≤ 0.04–0.06 wt%, N ≤ 0.03 wt%, H ≤ 0.005 wt%. Tighter interstitial control improves ductility, fatigue, and reduces hot cracking risk.

2) What particle size distribution (PSD) is optimal for LPBF vs. DED?

• LPBF: 15–45 µm (sometimes 20–63 µm on high-productivity platforms). DED: 45–125 µm for stable feed and larger melt pools. Match PSD to machine recoater type and scan strategy.

3) Do I always need HIP for AM Inconel 718?

• Not always. For fatigue/creep critical aerospace parts, LPBF + HIP typically targets ≥99.9% relative density and reduces lack-of-fusion defects. Non-critical tooling may skip HIP if as-built density and NDE are satisfactory.

4) Which heat treatments are typical after AM?

• Standard routes include solution + aging: e.g., 980–1065°C solution, rapid cool; age at ~720°C and ~620°C (double-aging). AMS 5662/5664-derived cycles are adapted to AM to achieve γ′/γ′′ strengthening.

5) How much recycled powder can be blended without property loss?

• Many production lines cap recycle at 20–40% with oxygen tracking, PSD re-screening, and magnetic separation. Validate with witness coupons and follow ISO/ASTM 52907, ASTM F3303 guidance.

2025 Industry Trends: Inconel 718 Powder

• Higher throughput LPBF: Wider adoption of 1–4 kW lasers, elevated plate preheats (150–300°C), and advanced scan vectors enable coarser PSD use without density loss.
• Quality by monitoring: Real-time melt pool analytics linked to powder lot genealogy cuts variability; in-line O/N/H sensors used for closed-loop powder reuse.
• Cost dynamics: Powder pricing remains sensitive to Ni/Nb markets; multi-sourcing and recycled feedstock integration stabilize costs for serial production.
• Post-processing standardization: HIP plus standardized heat-treatment windows reduce fatigue scatter; more OEMs publish AM 718 property allowables.
• Expanded use cases: Beyond aerospace, growth in hot tooling, turbo machinery repair, and energy components due to consistent AM quality.

Table: Indicative 2025 Benchmarks for Inconel 718 Powder and AM Processing (LPBF-focused)

Metrisch	2023 Typical	2025 Typical	Anmerkungen
Powder oxygen (wt%)	0.05–0.08	0.03–0.06	Improved inert packaging/handling
Reuse blend in production (%)	10-30	20-40	With O/N/H and PSD control
As-built density (%)	99.5–99.8	99.7–99.9	Optimized scan/preheat
Density after HIP (%)	99.8–99.95	99.9–99.99	With robust HIP cycles
0.2% YS (MPa) after HIP + age	1100–1250	1180–1300	Geometry and HT dependent
Low-cycle fatigue (εa=0.5%, cycles)	3k–6k	5k–9k	With defect mitigation
Powder price (USD/kg)	120–500	130–520	Alloy and certification scope

Selected standards and references:

• ISO/ASTM 52907 (metal powders for AM), ASTM F3303 (Ni-based alloys for AM)
• SAE AMS 5662/5664 (material/heat treatment), ASTM B718 (powder)
• NIST AM-Bench datasets; ASTM AM CoE proceedings (2024–2025)

Latest Research Cases

Case Study 1: Multi-Laser LPBF of Inconel 718 with Elevated Plate Preheat (2025)
Background: An aero supplier targeted higher build rates while maintaining fatigue performance for bracket families.
Solution: Qualified 20–63 µm PSD powder (sphericity ≥0.95); plate preheat 200–250°C; synchronized multi-laser stripe strategies; HIP 1180°C/120 MPa/3 h; double-age.
Results: Build time reduced 16–22%; porosity cut to <0.05% (CT verified); HCF limit at 10^7 cycles improved 12% vs. 2023 baseline; scrap decreased from 6.5% to 2.8%.

Case Study 2: DED Repair of Turbine Vanes Using Inconel 718 Powder (2024)
Background: Power-gen operator sought cost-effective refurbishment of hot-section vanes.
Solution: Implemented DED with 45–90 µm powder; adaptive path planning; local stress relief; final HIP for critical sets; blended chemistry validated via portable O/N analyzer.
Results: Repaired parts achieved >95% of new-part tensile/creep targets; mean time between overhaul extended 20%; per-component cost reduced 30% versus new manufacture.

Expertenmeinungen

• Dr. John Slotwinski, Materials Scientist and additive standards contributor
  Viewpoint: “Powder interstitial control and traceability—from atomization to build—remain the strongest predictors of fatigue and crack-initiation behavior in AM 718.”
• Prof. Leif Asp, Chalmers University of Technology (AM/materials)
  Viewpoint: “Combining elevated preheats with optimized scan strategies allows coarser PSDs without sacrificing density, unlocking real productivity gains in Inconel 718.”
• Natalie Clifton, Director of AM Materials, an aerospace OEM
  Viewpoint: “Standardized HIP and heat-treatment windows for AM 718 have narrowed property scatter, accelerating part-family qualifications and reducing recurring NDE burden.”

Practical Tools and Resources

• ISO/ASTM 52907 (powders), ASTM F3303 (Ni alloys for AM) – https://www.astm.org/
• SAE AMS 5662/5664 specifications – https://www.sae.org/
• NIST AM-Bench data portal – https://www.nist.gov/ambench
• ASTM AM CoE Learning Hub (courses, white papers) – https://amcoe.astm.org/
• Texas A&M/Carpenter Additive knowledge resources on 718 – https://www.carpenteradditive.com/
• MPIF powder handling safety guidelines – https://www.mpif.org/
• Open-source porosity analysis for CT datasets (e.g., pyVista/ITK) – https://github.com/

Last updated: 2025-10-14
Changelog: Added 5 targeted FAQs; introduced 2025 benchmarks and trends with data table; provided two recent case studies; included expert viewpoints; curated practical standards/resources
Next review date & triggers: 2026-04-15 or earlier if ISO/ASTM/AMS standards update, significant Ni/Nb price shifts (>15%) affect powder pricing, or new NIST/ASTM AM CoE datasets change recommended PSD/preheat/HIP practices