Nickel-Legierung 718 Pulver

Chemische Zusammensetzung

• Einhaltung der ASTM-Standardzusammensetzung für bewährte Legierungsleistung
• Gewährleistung eines niedrigen Sauerstoff- und Stickstoffgehalts zur Vermeidung von Porosität und Schwäche
• Hohe Pulverreinheit reduziert schädliche Partikel der zweiten Phase
• Maßgeschneiderte Zusammensetzungen für verbesserte AM-Verarbeitbarkeit verfügbar

Mikrostruktur

• Gaszerstäubung führt zu feinem Korngefüge, das für die mechanischen Eigenschaften entscheidend ist
• Fehlende Texturierung führt zu isotroper Festigkeit
• Verunreinigungen und Satelliten können Defekte verursachen

Pulvereigenschaften

• Gute Fließfähigkeit und Streichfähigkeit erleichtern die AM-Verarbeitung
• Die scheinbare Dichte wirkt sich direkt auf die endgültige Dichte des Teils aus.
• Analysieren Sie alle Merkmale nach ASTM- und MPIF-Normen

Verarbeitung von Pulver aus Nickellegierung 718

Pulver aus der Nickellegierung 718 kann mit verschiedenen AM-Techniken sowie mit sekundären Verfahren verarbeitet werden:

Additive Fertigung

Beliebte AM-Prozesse

Alle Verfahren erzeugen nahezu endkonturierte Teile, die eine gewisse Nachbearbeitung erfordern. Das Bindemittelstrahlen erfordert eine Infiltration zur Verfestigung von Grünlingen, während das Pulverbettschmelzen Bauteile mit hoher Dichte erzeugt. Alle Optionen ermöglichen geometrische Freiheit und individuelle Anpassung.

Parameter für bewährte Verfahren

Für das Laser-Pulverbettschweißen mit Nickellegierung 718:

• Laserleistung: 195-250 W
• Scan-Geschwindigkeit: 700-850 mm/s
• Abstand der Schraffuren: 0,09-0,12 mm
• Schichtdicke: 20-50 μm

Verwenden Sie das heißisostatische Pressen, um Restporosität zu beseitigen und die Materialeigenschaften zu verbessern.

Wärmebehandlung

Typisches Wärmebehandlungsverfahren:

1. Heißisostatisches Pressen
   • 1.160°C, 100 bis 150 MPa, 4 Stunden
2. Lösungsglühen
   • 980°C, 1 Stunde halten, Argonabschreckung
3. Aushärtung
   • 720°C, 8 Stunden, Abkühlung des Ofens auf 620°C
   • 620°C, 8 Stunden, luftgekühlt

Auf diese Weise wird ein gleichmäßiges Gamma-Doppelgrundgefüge erzeugt und eine optimale Festigkeit durch Ausscheidungshärtung erreicht. Die Lösungsglühung löst die Nb/Ti-reichen Intermetalle auf, während die Auslagerung sie homogen ausscheidet.

Oberfläche

Die Oberflächenrauhigkeit liegt im Durchschnitt bei 15-20 μm Ra, abhängig von den Prozessparametern. Verschiedene Nachbearbeitungsschritte ergeben glatte Oberflächen:

• CNC-Bearbeitung
• Taumeln/Gleitschleifen
• Chemisches Ätzen
• Elektropolieren
• Shotpeening

Die meisten AM-Bauteile aus Nickellegierung 718 werden auf Maßgenauigkeit und die gewünschte Oberflächengüte bearbeitet.

Anwendungen von additiv hergestellten Teilen aus Nickellegierung 718

AM ermöglicht die Konsolidierung mehrerer Komponenten und optimierte Geometrien unter Verwendung der Nickellegierung 718:

Leichtere Gitterstrukturen verringern die Masse der Bauteile. Konforme Kühlkanäle in den Werkzeugen des Heißteils erhöhen die Effizienz. Topologieoptimierte Formen verringern die fluiddynamischen Verluste. All dies senkt die Lebenszykluskosten in Bezug auf Rohmaterial, Energieverbrauch und Wartung.

Gleichzeitig ermöglichen das Binder-Jetting und die gerichtete Energieabscheidung die schnelle Herstellung von Werkzeugen, Prototypen und Kleinserien direkt aus der Nickellegierung 718.

Vor- und Nachteile von Pulver aus Nickellegierung 718

Profis

• Extrem hohe Festigkeit und Härte, die bis zu ~650°C erhalten bleiben
• Ausgezeichnete Beständigkeit gegen Kriechen, Ermüdung, Bruch und Korrosion
• Behält Festigkeit und Duktilität bei kryogenen Temperaturen
• Nahezu isotrope mechanische Eigenschaften
• Bewährte Legierung mit leicht verfügbarem Pulver als Ausgangsmaterial
• Kostenvorteil gegenüber schwer zu bearbeitenden Ni-Superlegierungen
• Individuelle Anpassung und Designflexibilität durch AM
• Konsolidierung von Komponenten und Leichtbaustrukturen

Nachteile

• Geringeres Potenzial für heißisostatisches Pressen im Vergleich zur Gusslegierung 718
• Immer noch anfällig für Erstarrungsrisse in AM
• Erfordert Wärmebehandlung für optimale Eigenschaften
• Geringere Festigkeit als einige Ni-Superlegierungen
• Empfindlich gegenüber den für Metall-AM-Prozesse typischen Baufehlern
• Pulver ist im Vergleich zu rostfreiem Stahl relativ teuer

Die richtige Optimierung der Parameter und eine strenge Qualitätskontrolle während der Herstellung von AM-Komponenten sind unerlässlich, um die Möglichkeiten dieses Hochleistungsmaterials voll auszuschöpfen.

Zukunftsperspektiven für Nickel-Legierung 718-Pulver

Die Nickellegierung 718 wird auch in Zukunft vermehrt für AM in der Luft- und Raumfahrt, bei Gasturbinen, Werkzeugen und anderen anspruchsvollen Anwendungen eingesetzt werden:

• Neue Flugzeugtriebwerke haben einen AM-Anteil von über 40%, was zu erheblichen Kosteneinsparungen durch Gewichtsreduzierung, verbesserte Effizienz und Teilekonsolidierung führen soll
• Sinkende Preise für AM-Maschinen und breitere Materialqualifikation werden die Akzeptanz fördern
• Hochfeste, kundenspezifische Legierungsvarianten werden entwickelt, um die Grenzen weiter zu verschieben
• Neuartige Wärmebehandlungen werden für eine maximale Ausscheidungshärtung zusammen mit HIP bewertet.
• Hybride Fertigung, die AM, maschinelle Bearbeitung und Oberflächenbehandlung kombiniert, wird hohe Stückzahlen ermöglichen
• Die zunehmende Standardisierung von AM-Prozessparametern, Pulverspezifikationen und Protokollen zur Teilequalifizierung wird das Wachstum erleichtern.

Mit der Weiterentwicklung von pulvermetallurgischen Verfahren wie AM wird die Nickellegierung 718 auch in Zukunft den Bedarf an speziellen Bauteilen decken, bei denen die Leistung die Verarbeitungskosten übersteigt.

FAQs

Q. Warum wird die Nickellegierung 718 bei Hochtemperaturanwendungen gegenüber nichtrostenden Stählen bevorzugt?

A. Die Nickellegierung 718 weist im Vergleich zu nichtrostenden Stählen eine weitaus höhere Festigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit bei Temperaturen über 650 °C auf. Sie bietet auch eine deutlich bessere Zeitstandfestigkeit und ermöglicht statische Hochtemperaturbelastbarkeit.

Q. Welcher Partikelgrößenbereich ist optimal für AM mit Nickel-Legierung 718-Pulver?

A. Ein Partikelgrößenbereich von 15-45 Mikrometern bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Auflösung, Oberflächengüte, Fließfähigkeit des Pulvers und Packungsdichte. Feinere Pulver unter 10 Mikron können schwieriger zu verarbeiten sein.

Q. Muss das Pulver der Nickellegierung 718 nach der additiven Fertigung heißisostatisch gepresst werden?

A. Das heißisostatische Pressen (HIP) beseitigt innere Hohlräume und Porosität in AM-Bauteilen aus Nickellegierung 718. Dadurch können eine Dichte nahe 100% und isotrope Materialeigenschaften erreicht werden. HIP wird vor der Wärmebehandlung empfohlen, ist aber nicht zwingend erforderlich.

Q. Warum wird die Nickellegierung 718 für kryogene Anwendungen gegenüber anderen Legierungen bevorzugt?

A. Im Gegensatz zu anderen hochfesten Legierungen behält die Nickellegierung 718 auch bei kryogenen Temperaturen unter Null eine beträchtliche Duktilität und Zähigkeit bei und behält gleichzeitig ihre Festigkeit. Dadurch eignet es sich für die Lagerung und den Transport von Flüssiggas.

Q. Hat das Pulver der Nickellegierung 718 eine bessere Korrosionsbeständigkeit als die geschmiedete Legierung 718?

A. Sowohl Pulver- als auch Knetlegierung 718 bieten eine ähnliche hervorragende Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Medien. Pulverbasiertes AM ermöglicht die Herstellung von Komponenten mit komplexen, optimierten Geometrien, die die Korrosionsbeständigkeit weiter verbessern.