Poudre d'Inconel : Un guide complet

Aperçu de la poudre d'Inconel

La poudre d'Inconel désigne les formes de métallurgie des poudres à base de nickel et de chrome. superalliages sous le nom d'Inconel. Les poudres d'Inconel sont utilisées pour la fabrication additive, le moulage par injection de métaux et d'autres applications de métallurgie des poudres.

Les principales propriétés de la poudre d'Inconel sont les suivantes :

• Résistance et dureté élevées à des températures élevées
• Excellente résistance à la corrosion et à l'oxydation
• Bonne soudabilité et usinabilité
• Résistance élevée à la rupture par fluage
• Conserve sa résistance et sa ténacité à des températures cryogéniques

Les poudres d'Inconel sont disponibles dans différentes qualités d'alliage telles que l'Inconel 625, 718 et 939, avec une composition et des caractéristiques variables. Elles peuvent être utilisées pour fabriquer des composants destinés à des applications dans les secteurs de l'aérospatiale, du traitement chimique, du pétrole et du gaz, de l'automobile et de la production d'énergie.

Les principales formes de produits sont les poudres sphériques atomisées au gaz et les poudres agglomérées et frittées. Les spécifications comprennent la distribution de la taille des particules, le débit, la densité apparente et la composition.

Types de poudre d'Inconel

Poudre d'Inconel 625

L'Inconel 625 est un alliage de nickel-chrome-molybdène qui présente une excellente résistance à la corrosion et des propriétés mécaniques élevées.

Composition typique (poids de %)

Nickel	Chrome	Molybdène	Niobium	Le fer	Autres
58 min	20-23	8-10	3.15-4.15	5 max	1 max

Propriétés principales :

• Conserve sa résistance à la traction et au fluage à des températures élevées allant jusqu'à 980°C
• Résistant à la corrosion par piqûres et par crevasses dans les environnements chlorés et autres environnements agressifs
• Résistance à l'oxydation jusqu'à 980°C

Applications :

• Composants aérospatiaux tels que les capots de moteur, les inverseurs de poussée
• Composants marins tels que les arbres, les fixations
• Équipement de traitement chimique
• Extraction et raffinage du pétrole et du gaz

Poudre d'Inconel 718

L'Inconel 718 est un alliage nickel-chrome à durcissement par précipitation qui présente d'excellentes propriétés de résistance à la traction, à la fatigue et au fluage à des températures allant jusqu'à 700°C.

Composition typique (poids %) :

Nickel	Chrome	Le fer	Niobium	Molybdène	Titane	Aluminium	Autres
50-55	17-21	Bal.	4.75-5.5	2.8-3.3	0.65-1.15	0.2-0.8	1 max

Propriétés principales :

• Conserve sa résistance à des températures allant jusqu'à 700°C
• Excellente résistance à la corrosion
• Bonne soudabilité
• Résistance à la fatigue et ténacité élevées

Applications :

• Composants aérospatiaux tels que disques de turbine, entretoises, arbres
• Boîtiers de moteurs-fusées, cadres, fixations
• Réacteurs nucléaires
• Réservoirs de stockage cryogéniques

Poudre d'Inconel 939

L'Inconel 939 est un superalliage à base de nickel, durcissable par précipitation, conçu pour améliorer la résistance à la rupture par fluage à haute température.

Composition typique (poids %) :

Nickel	Cobalt	Chrome	Tungstène	Titane	Aluminium	Autres
Bal.	19-23	14.7-17	3.8-4.9	0.9-1.5	1.3-1.7	1,5 max

Propriétés principales :

• Excellente résistance au fluage jusqu'à 1095°C
• Résistance à l'oxydation en service continu jusqu'à 980°C
• Résistance à la corrosion dans les gaz chauds
• Conserve sa résistance à la traction à des températures élevées

Applications :

• Composants de turbines à gaz tels que les chambres de combustion, les transitions, etc.
• Boulonnage des turbines à vapeur, tubage
• Équipement de traitement thermique
• Pièces de moteur d'avion

Propriétés de la poudre d'Inconel

Propriétés physiques

Propriété	Description
Densité	Fourchette de 8,1-8,4 g/cc
Point de fusion	1315-1370°C
Conductivité thermique	11-12,4 W/mK à 24°C
Dilatation thermique	12,5-13,5 x 10-6/°C à 20-100°C
Chaleur spécifique	0,435 J/g/°C à 20°C
Résistivité électrique	1,24-1,4 μΩ.m à 20°C

Propriétés mécaniques

Propriété	Description
Résistance à la traction	760-1275 MPa
Limite d'élasticité	550-1100 MPa
Élongation	15-35%
Dureté	25-50 HRC
Module d'élasticité	205-210 GPa
Rapport de Poisson	0.29-0.31
Résistance à la fatigue	310-690 MPa

Propriétés chimiques

• Excellente résistance à la corrosion dans divers acides, alcalis et eau de mer
• Bonne résistance à l'oxydation et à la cémentation jusqu'à 1095°C
• Résiste aux acides sulfuriques, phosphoriques et organiques

Applications et utilisations de la poudre d'Inconel

L'industrie	Composants
Aérospatiale	Composants de moteur, pièces de cellule, fixations, coussinets
Pétrole et gaz	Tubes de fond de puits, vannes, pièces de tête de puits, pompes
Chimique	Cuves de réacteurs, échangeurs de chaleur, condenseurs, tuyauteries
Automobile	Soupapes, composants d'échappement, pièces de turbocompresseur
Puissance	Pièces pour turbines à gaz, pièces pour le traitement du charbon et des cendres
Médical	Implants chirurgicaux, prothèses

Spécifications de la poudre d'Inconel

Répartition par taille

Maille	Micromètres
-140	moins de 106
-100	150-106
-325	moins de 45
-500	moins de 32

Densité apparente

• La fourchette typique est de 2,5 à 4,5 g/cc.

Débit

• Mesure de la liberté d'écoulement de la poudre
• Exprimé en s/50g
• Les valeurs de 25-35 s/50g correspondent à un écoulement libre.

Composition

• Conforme à la spécification AMS pour la nuance d'alliage
• L'analyse porte sur Ni, Cr, Fe, Nb, Mo, Ti, Al.

Contamination

• Teneur en oxygène inférieure à 0,1%
• Faibles niveaux de soufre, de sélénium et de plomb

Fournisseurs et prix

Fournisseur	Niveaux disponibles	Fourchette de prix moyenne
Sandvik	625, 718, 939	$50-$150/kg
Met3dp	in625, in718, in939, in738	$75-$200/kg
Poudre de charpentier	625, 718, 939	$60-$180/kg
Hoganas	625, 718	$70-$250/kg

• Les prix varient en fonction de la qualité de l'alliage, de la taille du lot.
• Economies d'échelle pour les grands volumes de production
• Les traitements supplémentaires tels que le pressage isostatique à chaud et le dégazage augmentent les coûts.

Comment choisir la poudre d'Inconel

Facteurs à prendre en compte

Grade de l'alliage

• Adapter l'alliage à la température de fonctionnement et aux propriétés requises
• 625 pour la résistance à la corrosion, 718 pour la résistance à 700°C, 939 pour la résistance au fluage à 1095°C

Taille de la poudre

• Poudre plus fine pour une meilleure résolution et un meilleur état de surface
• Poudre plus grosse pour des taux de dépôt plus élevés

Méthode de production

• Gaz atomisé, procédé d'électrode rotative à plasma (PREP), ou autre

Normes de qualité

• Analyse chimique, forme des particules, niveaux de contamination
• Certification ISO 9001 ou AS9100

Taille du lot et délai d'exécution

• Réduction des prix pour les gros volumes
• Prévoir des commandes personnalisées

Méthode d'application

• Sélection d'une poudre compatible avec un procédé AM ou MIM spécifique

Post-traitement

• Un traitement thermique supplémentaire (HIP) peut modifier les propriétés

Recommandations

• Pour la fabrication additive, poudre inférieure à 45 microns
• Pour le MIM, opter pour des distributions granulométriques plus importantes.
• Obtenez des échantillons et testez les impressions avant d'acheter de grandes quantités
• Travailler en étroite collaboration avec votre fournisseur de poudres pour adapter le produit aux exigences de la pièce.
• Contrôler soigneusement la manipulation et le stockage pour éviter la contamination ou l'altération de la poudre.

Avantages et inconvénients de la poudre d'Inconel

Avantages

• Haute résistance à des températures élevées
• Excellente résistance à la corrosion et à l'oxydation
• Bonne soudabilité et usinabilité
• Conserve sa ténacité à des températures cryogéniques
• Peut être utilisé pour fabriquer des géométries complexes par AM
• Le traitement par métallurgie des poudres crée des microstructures fines et homogènes

Inconvénients

• Plus cher que les aciers et les alliages d'aluminium
• Un défi à relever en termes de travail et de traitement
• Susceptible de se fissurer sous l'effet de contraintes thermiques
• Difficile à couler sans techniques spéciales
• Nombre limité de fournisseurs de poudres de haute qualité

FAQ

À quoi sert la poudre d'Inconel ?

La poudre d'Inconel est utilisée pour fabriquer des composants dotés de propriétés mécaniques exceptionnelles à haute température et d'une résistance à la corrosion grâce à la fabrication additive ou au moulage par injection de métal. Les applications courantes sont l'aérospatiale, le traitement chimique, la production d'énergie, le pétrole et le gaz, et l'industrie automobile.

Quelle est la différence entre les poudres d'Inconel 625, 718 et 939 ?

Les principales différences sont liées à la composition, ce qui se traduit par des capacités de température différentes :

• L'Inconel 625 présente une excellente résistance à la corrosion jusqu'à 980°C.
• L'Inconel 718 offre la plus grande résistance jusqu'à 700°C
• L'Inconel 939 est conçu pour résister au fluage à des températures extrêmes allant jusqu'à 1095°C.

Quelle est la meilleure taille de particule pour l'AM ?

Une granulométrie comprise entre 15 et 45 microns est recommandée pour la fabrication additive par fusion sur lit de poudre avec des poudres d'Inconel. Les particules plus fines, inférieures à 15 microns, peuvent poser des problèmes d'écoulement et d'étalement. Les particules supérieures à 45 microns peuvent réduire la résolution et l'état de surface.

La poudre d'Inconel nécessite-t-elle un stockage ou une manipulation particulière ?

Oui, les poudres d'Inconel s'oxydent facilement et absorbent l'humidité, ce qui peut modifier leurs propriétés et leurs caractéristiques d'écoulement. Elles doivent être stockées dans des conteneurs scellés sous gaz inerte ou sous vide. Les techniques de manipulation doivent minimiser le contact avec l'air.

Quel post-traitement est nécessaire après l'AM avec l'Inconel ?

Les post-procédés tels que le pressage isostatique à chaud (HIP), le traitement thermique et l'usinage sont généralement nécessaires après la fabrication additive avec des poudres d'Inconel. Ils permettent d'améliorer la microstructure et les propriétés du matériau afin de répondre aux exigences de l'application.

La poudre d'Inconel est-elle réutilisable après l'AM ?

Oui, la poudre d'Inconel peut être récupérée après la fabrication additive et réutilisée. Toutefois, la poudre réutilisée doit être mélangée à de la poudre vierge fraîche dans un rapport de 30% réutilisé ou moins pour maintenir une qualité constante.