Pulver der Legierung K465: Zusammensetzung, Eigenschaften, Anwendungen und Spezifikationen

K465 ist eine beliebte Wahl für die Luft- und Raumfahrt, die Energieerzeugung und die chemische Verarbeitungsindustrie, wo Komponenten hohen Temperaturen oder aggressiven Umgebungen ausgesetzt sind. Es ermöglicht den 3D-Druck komplexer Geometrien für optimale Leistung.

Dieser Artikel enthält detaillierte Informationen über die Zusammensetzung, Eigenschaften, Anwendungen, Spezifikationen, Verfügbarkeit, Verarbeitung und Vergleiche von K465-Superlegierungspulver für die additive Fertigung.

K465 Legierung Pulverzusammensetzung

Die nominelle Zusammensetzung des Nickelbasis-Superlegierungspulvers K465 ist nachstehend angegeben:

Element	Gewicht %
Nickel (Ni)	Bilanz
Chrom (Cr)	15 – 17%
Kobalt (Co)	9 – 10%
Molybdän (Mo)	3%
Tantal (Ta)	4.5 – 5.5%
Aluminium (Al)	5 – 6%
Titan (Ti)	0.5 – 1%
Bor (B)	0,01% max
Kohlenstoff (C)	0,03% max
Zirkonium (Zr)	0,01% max
Niobium (Nb)	1% max

Nickel bildet die Basis der Legierung und liefert eine kubisch-flächenzentrierte Matrix für die Hochtemperaturfestigkeit. Elemente wie Chrom, Kobalt und Molybdän tragen zur Mischkristallverfestigung bei und ermöglichen die Ausscheidungshärtung.

Aluminium und Titan werden zugesetzt, um Gamma Prime-Ausscheidungen Ni3(Al,Ti) zu bilden, die für Härte und Kriechfestigkeit bis 700°C sorgen. Tantal sorgt für die Festigkeitssteigerung in Mischkristallen und bildet Karbide zur Kontrolle der Kornstruktur. Bor erleichtert die Ausscheidung von komplexen Karbiden.

Die ausgewogene Zusammensetzung des Nickelsuperlegierungspulvers K465 führt zu einer Kombination aus Festigkeit, Duktilität, Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit, die für additiv gefertigte Hochleistungskomponenten erforderlich ist. Die optimierten Gehalte an Legierungselementen können auf die Anforderungen des Endprodukts zugeschnitten werden.

K465 Legierung Pulver Eigenschaften

K465-Superlegierungspulver, das durch Laser-Pulverbettschmelzen oder Elektronenstrahlschmelzen verarbeitet wird, weist im eingebauten und wärmebehandelten Zustand die folgenden Eigenschaften auf:

Mechanische Eigenschaften

Eigentum	Ist-Zustand	Nach der Wärmebehandlung
Zugfestigkeit	1050 - 1250 MPa	1150 - 1350 MPa
Streckgrenze	750 - 950 MPa	1000 - 1200 MPa
Dehnung	10 – 25%	8 – 15%
Härte	35 - 45 HRC	42 - 48 HRC

• Hohe Festigkeitswerte, vergleichbar mit Guss- und Knetsuperlegierungen auf Ni-Basis
• Die nach der Wärmebehandlung erhaltene Duktilität ermöglicht ein gewisses Maß an Umformung/Schmieden
• Ausscheidungshärtung durch Gamma-Prime-Phase nach Lösungsbehandlung

Physikalische Eigenschaften

Eigentum	Wert
Dichte	8,1 - 8,3 g/cc
Schmelzpunkt	1260 - 1350°C
Wärmeleitfähigkeit	11 - 16 W/m-K
Wärmeausdehnungskoeffizient	12 - 16 x 10-6 /K

Eigenschaften bei hohen Temperaturen

Eigentum	Wert
Betriebstemperatur	Bis zu 700°C
Oxidationsbeständigkeit	Gut bis zu 850°C
Phasenstabilität	Behält die Festigkeit bis zu 70% des Schmelzpunkts bei
Kriechbruchfestigkeit	140 MPa bei 700°C für 1000 Stunden

• Behält mehr als die Hälfte seiner Festigkeit bei maximaler Betriebstemperatur
• Widersteht Oxidation und Heißkorrosion in Gasturbinenumgebungen
• Ausgezeichnete Zeitstandfestigkeit unter Belastung bei hoher Temperatur

Andere bemerkenswerte Eigenschaften

• Mit herkömmlichen Schmelzschweißverfahren schweißbar
• Gute Oberflächengüte und Maßhaltigkeit bei AM-Produkten
• Anpassbar mit verschiedenen Wärmebehandlungen
• Hohe Beständigkeit gegen thermische Ermüdung und Risswachstum

Durch die ausgewogenen mechanischen, physikalischen und thermischen Eigenschaften eignet sich K465 für extreme Umgebungen, wie sie in Triebwerken für die Luft- und Raumfahrt, in Stromerzeugungssystemen und in chemischen Verarbeitungsanlagen auftreten. Die Eigenschaften können je nach den Anforderungen der Anwendung feinabgestimmt werden.

K465 Legierungspulver Anwendungen

Zu den wichtigsten Anwendungen für additiv hergestellte Teile aus der Superlegierung K465 gehören:

Luft- und Raumfahrt:

• Brennkammerauskleidungen, Vergrößerungen, Flammenhalter in Düsentriebwerken
• Strukturelle Halterungen, Rahmen, Gehäuse, Beschläge
• Heißteilkomponenten wie Turbinenschaufeln und Leitschaufeln
• Raketenantriebssysteme und Raumfahrtantriebe

Stromerzeugung:

• Wärmetauscher, Rohrleitungen, Ventile, Verteiler in Kesseln und Wärmerückgewinnungssystemen
• Komponenten des Heißgasweges von Gasturbinen wie Düsen, Ummantelungen
• Solarstromempfänger und -kollektoren

Automobilindustrie:

• Räder und Gehäuse für Turbolader
• Auspuffanlagenkrümmer und Komponenten

Chemische Verarbeitung:

• Reformerrohre, Reaktionsgefäße, Wärmetauscherkomponenten
• Rohrleitungen, Ventile, Pumpen für korrosive Chemikalien
• Werkzeuge wie Dorne, Vorrichtungen für Verbundwerkstoffteile

Vorteile:

• Hält dem Dauereinsatz bei über 700°C stand - geringere Dichte als konkurrierende Legierungen
• Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit in Heißgasumgebungen
• Reduziert das Bauteilgewicht im Vergleich zu gegossenen Nickellegierungen
• Ermöglicht komplexe optimierte Geometrien, die beim Gießen nicht möglich sind
• Konsolidiert mehrere Teile zu einer gedruckten Komponente
• Spart Materialabfall im Vergleich zu subtraktiven Methoden
• Kürzere Vorlaufzeiten im Vergleich zur traditionellen Verarbeitung

K465 wird häufig als Ersatz für schwerere, teurere Superlegierungen in Triebwerken für die Luft- und Raumfahrt und in landgestützten Stromversorgungssystemen verwendet. Das Legierungspulver kann auf die Anforderungen extremer Temperatur-, Druck- und Korrosionsbedingungen zugeschnitten werden.

K465 Legierungspulver Spezifikationen

K465-Legierungspulver für AM-Prozesse wird von verschiedenen Herstellern mit den folgenden Nominalspezifikationen geliefert:

Parameter	Spezifikation
Partikelgrößenverteilung	15 - 53 Mikrometer
Sauerstoffgehalt	0,05% max
Stickstoffgehalt	0,05% max
Morphologie	Sphäroidisch
Scheinbare Dichte	4,0 - 4,5 g/cc
Dichte des Gewindebohrers	4,5 - 5,0 g/cc
Durchflussmenge	15 - 25 s/50g

• Für AM-Prozesse optimierte Korngrößenverteilung von Pulvern
• Hohe Fließfähigkeit des Pulvers gewährleistet eine gleichmäßige Verteilung der Schicht
• Niedriger Sauerstoffgehalt minimiert das Risiko von Bauschäden
• Die sphärische Morphologie sorgt für eine gute Packungsdichte und ein dichtes Pulverbett

Zusätzliche Anforderungen:

• Das Pulver sollte in einer inerten Atmosphäre gehandhabt werden, um eine Kontamination zu vermeiden.
• Der Feuchtigkeitsgehalt muss unter 0,1 wt% gehalten werden, damit das Pulver gut fließt.
• Vorübergehende Lagerfähigkeit bis zu 1 Jahr in verschlossenen Behältern mit Argon
• Geöffnete Behälter müssen innerhalb von 1 Woche verwendet werden, um eine Zersetzung zu vermeiden.

Die Einhaltung der Pulverspezifikationen in Bezug auf Größe, Form, Chemie und Handhabung ist entscheidend für die Herstellung von AM-Teilen mit hoher Dichte und den erwarteten mechanischen Eigenschaften.

K465 Legierungspulver Verfügbarkeit

K465-Superlegierungspulver kann von großen Anbietern wie:

Hersteller	Produktname
Praxair	TA1
Zimmerer-Zusatzstoff	Fahrzeugtechnik K465
Sandvik Fischadler	K465-TCP
Erasteel	Stellit AM K465

Das Legierungspulver wird in verschiedenen Größen verkauft, von 1-kg-Behältern für Forschungs- und Entwicklungszwecke bis hin zu 1000-kg-Behältern für Produktionsmengen. Die Preise reichen von $90-150 pro kg je nach Menge und Hersteller.

Vorlaufzeiten für die Beschaffung liegen in der Regel zwischen 2-8 Wochen nach Auftragsbestätigung. Kundenspezifische Partikelgrößenverteilungen und besondere Handhabung können eine längere Vorlaufzeit erfordern.

Der Bestand an K465-Pulver sollte genau überwacht und rechtzeitig nachbestellt werden, bevor er zur Neige geht. Engpässe können zu kostspieligen Ausfallzeiten der AM-Maschine führen. Ziehen Sie in Betracht, die Bestellungen über einen längeren Zeitraum zu verteilen, um den Bestand aufrechtzuerhalten.

K465 Legierung Pulververarbeitung

Parameterbereiche für AM-Prozesse:

Prozess	Vorwärmtemperatur	Schichtdicke	Laserleistung	Scan-Geschwindigkeit	Abstand zwischen den Luken
DMLS	150 - 180°C	20 - 60 μm	195 - 250 W	600 - 1200 mm/s	0,08 - 0,12 mm
EBM	1000 - 1100°C	50 - 200 μm	5 - 25 mA	50 - 200 mm/s	0,1 - 0,2 mm

• DMLS = Direktes Metall-Laser-Sintern
• EBM = Elektronenstrahlschmelzen
• Ein breiteres Spektrum an Parametern ermöglicht die flexible Optimierung von Oberflächengüte, Bauzeit oder mechanischen Eigenschaften
• Vorwärmung reduziert Eigenspannungen; bei EBM aufgrund der höheren Temperaturen höher
• Langsamere Scangeschwindigkeiten verbessern die Dichte, verlängern aber die Bauzeit
• Feine Schraffurabstände reduzieren die Porosität, erfordern aber mehr Scandurchgänge

Nachbearbeiten:

• Entnahme von Teilen aus der Bauplatte durch EDM-Drahtschneiden
• Entfernung von Pulverresten durch Glasperlenstrahlen
• Spannungsarmglühung bei 870°C für 1 Stunde
• HIP-Behandlung bei 1160°C unter 100 MPa Druck für 4 Stunden
• Aushärtungswärmebehandlung bei 760°C für 10 Stunden

Vorteile der Nachbearbeitung:

• HIP schließt interne Hohlräume und minimiert die Porosität
• Durch Wärmebehandlungen werden Eigenspannungen abgebaut und eine optimale Härte erreicht
• Ergibt annähernd 100% dichte Teile mit mechanischen Eigenschaften, die denen von Guss- und Knetteilen entsprechen
• Zusätzliches heißisostatisches Pressen (HIP) und Wärmebehandlungen können die Eigenschaften weiter verbessern

Parameterauswahl, Stützstrukturen, Bauausrichtung und Nachbearbeitungsschritte lassen sich auf der Grundlage der verwendeten AM-Technologie und der erforderlichen Eigenschaften optimieren.

K465 im Vergleich zu anderen Superlegierungspulvern

K465 gegenüber Inconel 718

Legierung	K465	Inconel 718
Dichte	Höher	Unter
Zugfestigkeit	Ähnlich	Ähnlich
Betriebstemperatur	100°C höher	Bis zu 650°C
Kosten	2X teurer	Wirtschaftlicher

• K465 wird für höhere Temperaturen gewählt, wenn die Kostensteigerung gerechtfertigt ist.
• Inconel 718 ist wirtschaftlicher für Anwendungen bei niedrigeren Temperaturen

K465 vs. Haynes 282

Legierung	K465	Haynes 282
Verarbeitbarkeit	Besser	Schwieriger
Wärmeleitfähigkeit	Höher	Unter
Betriebstemperatur	Ähnlich	Ähnlich
Kosten	Ähnlich	Ähnlich

• K465 lässt sich leichter lasern und nachbearbeiten, ohne zu brechen
• Haynes 282 ist anfälliger für Erstarrungsrisse während der Bauphase

K465 gegen CM 247 LC

Legierung	K465	CM 247 LC
Dichte	Unter	Höher
Stärke	Ähnlich	Ähnlich
Duktilität	Höher	Unter
Kosten	Unter	Höher

• K465 hat eine bessere Kombination aus Festigkeit und Duktilität
• Kostengünstigere Legierungsalternative zu CM 247 LC

K465 gegenüber Inconel 625

Legierung	K465	Inconel 625
Betriebstemperatur	Höher	Bis zu 700°C
Korrosionsbeständigkeit	Mäßig	Ausgezeichnet
Kosten	Höher	Unter
Verfügbarkeit	Mehr begrenzt	Leicht verfügbar

• Inconel 625 wird gewählt, wenn Korrosionsbeständigkeit die Hochtemperaturfähigkeit übertrifft
• K465 bevorzugt für Triebwerksteile, die extremen Temperaturen ausgesetzt sind

Zu verstehen, wo K465 im Vergleich zu anderen Werkstoffen über- oder unterlegen ist, hilft bei der Materialauswahl für AM-Komponenten. Die Legierung kann maßgeschneidert werden, um das Gleichgewicht zwischen Kosten, Verfügbarkeit, Verarbeitbarkeit und Eigenschaften zu verbessern.

K465 Alloy Powder - Häufig gestellte Fragen

F: Welche Vorverarbeitungsschritte sind für K465-Pulver erforderlich?

A: K465-Pulver muss 1-4 Stunden lang bei 100-150°C getrocknet werden, um die während des Versands und der Lagerung aufgenommene Feuchtigkeit zu entfernen. Durch eine Siebung zwischen 20-63 Mikron werden große Partikel entfernt, die Probleme bei der Beschichtung verursachen können.

F: Muss K465 durch heißisostatisches Pressen (HIP) nachbearbeitet werden?

A: HIP wird für K465 empfohlen, ist aber nicht vorgeschrieben. Es hilft, innere Hohlräume zu schließen und eine maximale Dichte und mechanische Eigenschaften zu erreichen. HIP bei 1160°C unter 100 MPa für 4 Stunden ist typisch.

F: Welche Wärmebehandlungen können zur Anpassung der Eigenschaften von K465 eingesetzt werden?

A: Die Lösungsbehandlung bei 1150°C und die einfache oder doppelte Alterung bei 700-850°C werden zur Optimierung von Festigkeit und Duktilität eingesetzt. Eine schnelle Abkühlung nach der Lösungsbehandlung verbessert die Eigenschaften.

F: Ist die Superlegierung K465 für Reparaturzwecke schweißbar?

A: Ja, K465 kann mit dem Zusatzwerkstoff ER NiCrMo-10 geschweißt werden. Nach dem Schweißen ist eine Lösungsbehandlung bei 1175°C und eine Alterung bei 845°C erforderlich, um die Eigenschaften wiederherzustellen.

F: Welche Herstellungsfehler können bei K465-Produkten auftreten?

A: Fehlende Schmelzporosität, Risse zwischen den Schichten, Delamination und Verformung sind potenzielle Fehler, die eine Optimierung der Parameter erfordern. Geringere Vorwärmung und höhere Scangeschwindigkeiten erhöhen das Risiko.

F: Welche Nachbearbeitungsmethoden können bei additiv gefertigten K465-Teilen angewendet werden?

A: Zerspanung, Kugelstrahlen, chemisches Ätzen und Elektropolieren ermöglichen eine Verbesserung der Oberflächenrauhigkeit. Dies erleichtert die NDE-Prüfung und verbessert die Ermüdungslebensdauer.

F: Sind bei der Lagerung von K465-Legierungspulver besondere Vorsichtsmaßnahmen erforderlich?

A: K465-Pulver absorbiert schnell Feuchtigkeit, daher ist die Lagerung in versiegelten, mit Argon gespülten Behältern erforderlich. Innerhalb von 1 Woche nach dem Öffnen des Behälters verwenden, um eine Zersetzung zu verhindern.

F: Welche Sicherheitsvorkehrungen sind beim Umgang mit K465-Pulver erforderlich?

A: K465-Pulver ist nicht brennbar, kann aber Haut- und Augenreizungen verursachen. Schutzhandschuhe, Schutzkleidung und Gesichtsschutz verwenden. Vermeiden Sie das Einatmen und sorgen Sie für eine gute Belüftung.

Schlussfolgerung

Das Pulver aus der Nickelsuperlegierung K465 hat sich in der additiven Fertigung durchgesetzt und ermöglicht leichte, hochfeste Bauteile mit komplexen Geometrien. Seine ausgewogene Zusammensetzung bietet eine starke Kombination aus mechanischen Eigenschaften, Oxidationsbeständigkeit, thermischer Stabilität und Schweißbarkeit. Aufgrund dieser Eigenschaften eignet sich K465 für Antriebssysteme in der Luft- und Raumfahrt, landgestützte Stromerzeugungsanlagen und chemische Verarbeitungsgeräte, die dauerhaft hohen Temperaturen ausgesetzt sind.

Das Verständnis der Nische, in der K465 besser abschneidet als Alternativen wie Inconel 718 oder Haynes 282, ermöglicht eine angemessene Materialauswahl. Eine sorgfältige Kontrolle der AM-Prozessparameter, der Pulverqualität, der Wärmebehandlungen und des heißisostatischen Pressens ist notwendig, um eine optimale Mikrostruktur und Leistung zu erzielen. Mit der Weiterentwicklung der additiven Fertigungsverfahren werden technische Werkstoffe wie K465 neue Möglichkeiten für die Entwicklung von Hochtemperaturkomponenten der nächsten Generation mit verlängerter Lebensdauer eröffnen.