Nickel-Aluminium-Legierungspulver

Inhaltsübersicht

Übersicht

Nickel-Aluminium-Legierungspulver ist ein Material, das aus Nickel, Aluminium und anderen Legierungselementen besteht und in feiner Pulverform verarbeitet wird. Es bietet Eigenschaften wie hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und thermische Stabilität, wodurch es sich für Anwendungen wie additive Fertigung, Oberflächenbeschichtung, Schweißen und mehr eignet.

Einige wichtige Details über Nickel-Aluminium-Legierungspulver:

  • Zusammensetzung - Hauptsächlich Nickel und Aluminium zusammen mit Elementen wie Titan, Eisen, Chrom usw.
  • Produktionsverfahren - Gas- oder Wasserverdüsung der geschmolzenen Legierung
  • Partikelform - kugelförmige oder unregelmäßige Morphologie
  • Größenbereich - von 10 Mikron bis 150 Mikron
  • Gebräuchliche Handelsnamen - NiAl, Nichrome, Inconel, Hastelloy
Nickel-Aluminium-Legierungspulver

Zusammensetzung der Nickel-Aluminium-Legierungspulver

ElementGewicht %
Nickel (Ni)30-80%
Aluminium (Al)10-50%
Chrom (Cr)5-25%
Eisen (Fe)0-20%
Titan (Ti)0-10%
Kobalt (Co)0-5%
Wolfram (W)0-5%
Kohlenstoff (C)0-2%

Der Nickelanteil sorgt für Korrosionsbeständigkeit und thermische/strukturelle Stabilität bei hohen Temperaturen. Das Aluminium verbessert die Festigkeit und Schweißbarkeit. Andere Elemente verbessern spezifische Eigenschaften wie Härte, Zugfestigkeit usw.

Eigenschaften von Nickel-Aluminium-Legierungspulver

EigentumCharakteristisch
DichteEtwa 3 - 8 g/cm3
Schmelzpunkt1000 - 1400°C
Wärmeleitfähigkeit10 - 30 W/mK
Elektrischer spezifischer Widerstand500 - 1000 nΩ.m
Wärmeausdehnungskoeffizient10 - 20 μm/mK
OxidationsbeständigkeitGut, bis zu 1100°C
KorrosionsbeständigkeitAusgezeichnet in verschiedenen Medien
Magnetische PermeabilitätSehr niedrig

Zu den wichtigsten Eigenschaften, die Nickel-Aluminium-Legierungen so nützlich machen, gehören eine hohe Festigkeit bei hohen Temperaturen, eine gute Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit, eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit und geringe Ausdehnung sowie ein nichtmagnetisches Verhalten.

Eigenschaften von Nickel-Aluminium-Legierungspulver

Morphologie der Partikel

  • Sphärische, unregelmäßige und dendritische Partikel
  • Satellitenteilchen können vorhanden sein
  • Poröse Oberflächenstruktur

Partikelgrößenverteilung

  • Erhältlich von 10 Mikron bis 150 Mikron
  • Übliche Größenklassen -15-45 μm, 45-106 μm usw.
  • Enge Verteilung gewährleistet einheitliche Eigenschaften

Fließeigenschaften

  • Im Allgemeinen frei fließende Pulver
  • Einige Unterschiede zwischen kugelförmigen und unregelmäßigen Partikeln
  • Carr'scher Index zwischen 15-25%

Verpackung

  • Behältnisse - Plastikgläser/-flaschen, Folienbeutel
  • Verpackt unter Argon- oder Stickstoffatmosphäre
  • Feuchtigkeitsgehalt <0,5%

Die Kontrolle der Partikelform, der Größenverteilung, der Fließeigenschaften und die Minimierung von Porosität/Satelliten ermöglichen eine zuverlässige Verarbeitung und Leistung. Durch die richtige Verpackung bleibt die Qualität des Pulvers während der Handhabung und Lagerung erhalten.

Anwendungen von Nickel-Aluminium-Legierungspulver

IndustrieAnwendungen
Additive FertigungLasersintern, Bindemittelstrahlverfahren
SchweißenAufpanzerung, Reparatur, Verschleißschutz
OberflächenbeschichtungThermisches Spritzen, Laserstrahl-Auftragschweißen
Metall-SpritzgießenLuft- und Raumfahrt, Automobilkomponenten
HartlötenVerbindungen für hohe Temperaturen
FeingussTurbinenschaufeln, Schiffskomponenten

Aufgrund ihrer hervorragenden Temperaturbeständigkeit und Verarbeitbarkeit als Pulver eignen sich Nickel-Aluminium-Legierungen für die Herstellung starker und haltbarer Teile/Beschichtungen in extremen Umgebungen in allen Industriezweigen.

Spezifikationen für Nickel-Aluminium-Legierungspulver

SpezifikationEinzelheiten
Verfügbare QualitätenIN718, IN625, HX, Haynes 214, Haynes 242
Partikelgrößenverteilung-325 Maschen, -100 Maschen +325 Maschen usw.
Morphologie der PartikelÜberwiegend kugelförmig
Lose scheinbare DichteEtwa 2-5 g/cm3
ZapfstellendichteEtwa 4-7 g/cm3
Wahre DichteEtwa 7-9 g/cm3
Kundenspezifische LegierungspulverAuf Anfrage

Nickellegierungspulver kann in Bezug auf Zusammensetzung, Partikeleigenschaften und Größenverteilung je nach den Anforderungen der Anwendung angepasst werden. Standardqualitäten sind ohne weiteres verfügbar.

Lieferanten und Preisgestaltung

AnbieterKostenvoranschlag
Sandvik$50-150 pro kg
Zimmermanns Pulverprodukte$40-250 pro kg
Hoganas$60-220 pro kg
Rio Tinto Metallpulver$80-350 pro kg
CNPC-Pulver-Gruppe$35-125 pro kg

Die Preise variieren je nach Legierungsgrad, Partikelgrößenverteilung, Bestellmenge und Reinheit. Auch die kundenspezifische Anpassung wirkt sich auf die Kosten aus. Große multinationale Konzerne und chinesische Hersteller bieten Standard- und kundenspezifische Nickellegierungspulver an.

Vor- und Nachteile von Nickel-Aluminium-Legierungspulver

VorteileBenachteiligungen
https://www.slm-solutions.com/company/about-us/Hohe Materialkosten
Gute KorrosionsbeständigkeitEingeschränkte Umformbarkeit bei einigen Legierungen
Hohe Härte und VerschleißfestigkeitErfordert die Verarbeitung unter kontrollierter Atmosphäre
Geringes Gewicht im Vergleich zu AlternativenAnfällig für Ausscheidungshärtung
Anpassbar mit LegierungszusätzenSchwieriges Recycling und Wiederverwendung

Nickel-Aluminium-Pulver ermöglichen leichte und haltbare Metallteile, erfordern jedoch Fachwissen über spezielle Pulververarbeitungsmethoden. Die Zusammensetzung kann auf die jeweilige Anwendung zugeschnitten werden.

Nickel-Aluminium-Legierungspulver

Vergleich von Nickel-Aluminium-Pulver mit alternativen Produkten

EigentumNickel-Aluminium-LegierungRostfreier StahlTitan-Legierung
DichteNiedrigHöherMittel
KostenMittelNiedrigHoch
Maximale Einsatztemperatur1100°C850°C600°C
KorrosionsbeständigkeitAusgezeichnetGutAusgezeichnet
WärmeleitfähigkeitHochMittelNiedrig
VorlaufzeitMittelNiedrigHoch

Nickel-Aluminium-Pulver bieten für die meisten Anwendungen das beste Verhältnis zwischen Temperaturbeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Kosten. Pulver aus rostfreiem Stahl sind billiger, können aber nicht bei extremen Temperaturen eingesetzt werden. Pulver aus Titanlegierungen sind teurer, bieten aber niedrigere Arbeitstemperaturen.

FAQ

F: Was ist Nickel-Aluminium-Legierungspulver verwendet?

A: Nickel-Aluminium-Legierungspulver wird in der additiven Fertigung, beim thermischen Spritzen, Schweißen, bei der Oberflächenbeschichtung, beim Feinguss usw. eingesetzt, um Bauteile mit ausgezeichneter Hochtemperaturfestigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit herzustellen.

F: Ist Pulver aus einer Nickel-Aluminium-Legierung magnetisch?

A: Nein, Nickel-Aluminium-Legierungen haben eine sehr geringe magnetische Permeabilität und gelten im Gegensatz zu ferritischen Legierungen als nicht magnetisch. Dies bietet Vorteile für bestimmte Anwendungen.

F: Wie ist die Zusammensetzung von Nickel-Aluminium-Legierungspulver?

A: Diese Pulver enthalten 30-80% Nickel im Gleichgewicht mit 10-50% Aluminium und werden mit Elementen wie Chrom, Eisen, Titan usw. je nach den erforderlichen Eigenschaften legiert.

F: Welche Partikelgrößen gibt es für dieses Pulver?

A: Pulver aus Nickel-Aluminium-Legierungen reichen von etwa 10 Mikron bis 150 Mikron. Einige gängige Körnungen sind -325 mesh (<45 Mikrometer), -100/+325 mesh (45-150 Mikrometer) usw.

F: Ist die Aluminium-Nickel-Legierung umweltfreundlich?

A: Während Nickel selbst bei Verschlucken giftig ist, gelten Aluminium und seine Legierungen im Vergleich zu Alternativen als umweltfreundliche Materialien, die in fester Form keine Gefahren bergen. Wiederverwendung und Recycling können die Umweltauswirkungen minimieren.

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Additional FAQs about Nickel Aluminium Alloy Powder

1) What oxygen/nitrogen limits should be specified for AM-grade Nickel Aluminium Alloy Powder?

  • Typical gates: O ≤ 0.04–0.06 wt%, N ≤ 0.03 wt%, H ≤ 0.005 wt%. Tighter interstitial control improves weldability, ductility, and reduces cracking in LPBF/DED.

2) Which particle size distribution (PSD) is best for different processes?

  • LPBF: 15–45 µm (sometimes 20–63 µm) with high sphericity (≥0.95). Binder Jetting: 20–80 µm for spreadability and green density. DED/Cladding: 45–125 µm for stable feed and larger melt pools.

3) Do Ni–Al powders require special heat treatment after AM?

  • Yes. Many Ni–Al systems benefit from solution + aging to precipitate strengthening phases (e.g., γ′/β-NiAl depending on chemistry). Post-build stress relief (800–980°C) and, where applicable, HIP can close porosity and stabilize properties.

4) How much recycled powder can be blended without degrading properties?

  • Common practice allows 20–40% recycled powder with PSD re-screening, magnetic separation, and O/N/H tracking per ISO/ASTM 52907. Validate with witness coupons and NDE.

5) Are Ni–Al powders suitable for high-temperature coatings via thermal spray?

  • Yes. HVOF/APS using NiAl and NiCrAl (and MCrAlY variants) produce oxidation- and wear-resistant coatings up to ~1000–1100°C, widely used for turbine and exhaust components.

2025 Industry Trends: Nickel Aluminium Alloy Powder

  • Productivity-focused PSDs: LPBF platforms increasingly qualify 20–63 µm PSD to boost layer thickness and laser utilization without sacrificing density.
  • Oxidation-resistant chemistries: Broader adoption of NiCrAl and MCrAlY derivatives for hot-section coatings and AM/hybrid repairs in aerospace and energy.
  • Closed-loop powder reuse: Inline O/N/H sensors and automated sieving raise reuse ratios and lower cost per part.
  • Qualification momentum: More OEM material allowables and process windows for Ni–Al and NiCrAl powders in serial production of hot tooling and exhaust components.
  • Sustainability: Recycled Ni/Al feedstocks with traceability gain share; EHS programs strengthen powder handling and explosion mitigation.

Table: Indicative 2025 benchmarks for Nickel Aluminium Alloy Powder and AM/Coating performance

Metrisch2023 Typical2025 TypicalAnmerkungen
Powder oxygen (wt%)0.05–0.080.03–0.06Improved atomization/packaging
Mean sphericity0.92–0.950.94–0.97Better melt flow control
LPBF as-built density (%)99.3–99.699.5–99.8Optimized scan vectors/preheat
Post-HIP density (%)99.7–99.9599.8–99.99For critical fatigue service
Oxidation mass gain at 1000°C (mg/cm², 100 h, NiCrAl)1.5–2.20.9–1.4Composition + coating process
Powder price (USD/kg)40–35045–380Alloy/cert scope dependent

Selected references and standards:

  • ISO/ASTM 52907 (metal powders for AM), ISO/ASTM 52908 (post-processing)
  • ASTM B214 (sieve analysis), ASTM E1409/E1019 (O/N/H)
  • Thermal spray: ISO 14919 (feedstock), ISO 14918 (coating qualification); MCrAlY application notes from OEMs

Latest Research Cases

Case Study 1: High-Throughput LPBF of NiCrAl Exhaust Collectors (2025)
Background: An aerospace Tier-1 needed corrosion-/oxidation-resistant exhaust components with shorter lead time.
Solution: Qualified NiCrAl powder (20–63 µm, O=0.035 wt%); 120–150 µm layers with multi-laser stripe strategy; stress relief at 900°C; selective HIP for fatigue-critical zones; final aging.
Results: Build time reduced 18–24% vs 15–45 µm PSD; as-built density 99.6%, post-HIP 99.93%; 1000°C oxidation mass gain 1.1 mg/cm² (100 h); unit cost down 17% at 300 pcs/year.

Case Study 2: HVOF NiAl/NiCrAl Duplex Coating for Turbine Shrouds (2024)
Background: A power-gen operator sought longer maintenance intervals for shrouds exposed to thermal cycling.
Solution: Applied bond coat NiAl followed by NiCrAl top layer via HVOF; surface prep Sa 3; optimized particle size 15–53 µm; post-spray sealing.
Results: TGO growth reduced 22% vs legacy single-coat; erosion resistance improved 30%; outage interval extended from 18 to 24 months; NDE showed porosity <1.5% vol.

Expertenmeinungen

  • Dr. Christopher Berndt, Distinguished Professor, Surface Engineering (Swinburne University of Technology)
    Viewpoint: “Duplex NiAl/NiCrAl architectures deposited by HVOF deliver superior oxidation and erosion performance—critical for hot-section longevity.”
  • Dr. Laura Cotterell, AM Materials Lead, Aerospace OEM
    Viewpoint: “Careful control of interstitials and PSD—paired with elevated plate preheats—enables thicker LPBF layers for Ni–Al alloys without density penalties, unlocking real throughput gains.”
  • Prof. David R. Clarke, Materials Scientist, Harvard University
    Viewpoint: “The balance between β-NiAl and protective alumina formation remains central—chemistry and heat treatment must be tuned to stabilize the desired oxide scale.”

Practical Tools and Resources

SEO tip: Use keyword variations such as “Nickel Aluminium Alloy Powder for LPBF,” “NiCrAl thermal spray powder,” and “β‑NiAl oxidation-resistant coatings” in subheadings and internal links to strengthen topical relevance.

Last updated: 2025-10-14
Changelog: Added 5 FAQs; inserted 2025 benchmarks/trends table; provided two recent case studies; included expert viewpoints; curated standards/resources; added SEO keyword usage tip
Next review date & triggers: 2026-04-15 or earlier if ISO/ASTM standards update, major Ni/Al price shifts (>15%), or new OEM allowables/oxidation data change recommended PSD/heat-treatment/coating practices

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