Guide de la poudre d'Inconel 625 pour les applications de fabrication additive
Table des matières
L'Inconel 625 est un superalliage à base de nickel largement utilisé dans les secteurs de l'aérospatiale, du traitement chimique et de l'énergie en raison de sa grande solidité, de sa résistance à la corrosion et de ses capacités thermiques. Ce guide couvre Poudre d'inconel 625 propriétés, méthodes de fabrication, applications industrielles, procédures de post-traitement et fournisseurs.
Introduction à la poudre d'alliage Inconel 625
L'Inconel 625 est un alliage haute performance composé principalement de nickel, de chrome et de molybdène. Ses principales caractéristiques sont les suivantes
Tableau 1 : Aperçu de la poudre d'Inconel 625
| Propriétés | Détails |
|---|---|
| Teneur en nickel | 58-63% |
| Densité | 8,44 g/cm3 |
| Point de fusion | 1,260-1,340°C |
| Résistance à la traction | 1 240 MPa |
| Limite d'élasticité | 550 MPa |
| Élongation | 30% |
| Résistance à la corrosion | Excellente dans les environnements extrêmes |
| Aptitude au travail | Facile à souder et à fabriquer |
Ces propriétés permettent une utilisation dans le traitement chimique, les composants aérospatiaux et le matériel pétrolier/gazier. La fabrication additive élargit les possibilités de pièces complexes et personnalisées en Inconel 625.
Composition chimique
La composition de l'alliage Inconel 625 est la suivante :
Tableau 2 : Chimie standard de l'Inconel 625
| Élément | Poids % | Rôle |
|---|---|---|
| Nickel (Ni) | 58.0 – 63.0% | Élément de la matrice |
| Chrome (Cr) | 20.0 – 23.0% | Résistance à l'oxydation |
| Molybdène (Mo) | 8.0 – 10.0% | Renforcement |
| Niobium (Nb) | 3.15 – 4.15% | Durcissement des précipités |
| Fer (Fe) | ≤ 5% | Élément de tramping |
| Carbone (C) | ≤ 0,10% | Limite d'impureté |
| Manganèse (Mn) | ≤ 0,5% | Résiduelle |
| Silicium (Si) | ≤ 0,5% | Désoxydant |
| Phosphore (P) | ≤ 0,015% | Limite d'impureté |
| Soufre (S) | ≤ 0,015% | Limite d'impureté |
| Aluminium (Al) | ≤ 0,4% | Limite d'impureté |
L'optimisation minutieuse du nickel, du chrome, du molybdène et du niobium est essentielle pour obtenir les propriétés mécaniques souhaitées.
Propriétés principales de la poudre d'Inconel 625
Tableau 3 : Propriétés de la poudre d'Inconel 625
| Propriété | Valeur |
|---|---|
| Densité | 8,44 g/cm3 |
| Point de fusion | 1,260-1,340°C |
| Conductivité thermique | 9,8 W/m-K |
| Résistivité électrique | 134 μΩ-cm |
| Module d'élasticité | 207 GPa |
| Rapport de Poisson | 0.29 |
| Résistance à la traction | 1 240 MPa |
| Limite d'élasticité | 550 MPa |
| Élongation | 30% |
| Dureté | ~36 HRC |
Ces caractéristiques permettent d'utiliser l'Inconel 625 dans des applications de support de charge jusqu'à 700°C où la résistance à la fatigue thermique, à l'oxydation et au fluage est essentielle.
Méthode de production pour Poudre d'Inconel 625
Tableau 4 : Méthodes de production de poudre d'Inconel 625
| Méthode | Description | Caractéristiques |
|---|---|---|
| Atomisation du gaz | Une buse de gaz à haute pression désintègre un flux de métal en fusion | Poudre sphérique idéale pour l'AM |
| Atomisation par plasma | Electrodes fondues en gouttelettes par des arcs/torches à plasma | Distribution contrôlée de la taille des poudres |
| Électrode rotative | Désintégration centrifuge de métal en fusion en rotation par des arcs électriques | Distribution des particules la plus étroite |
Les procédés avancés d'atomisation des gaz permettent de régler la forme de la poudre, la chimie de surface, les défauts et la distribution de la taille des particules en fonction de la fabrication additive afin de minimiser la porosité.
Applications de la poudre d'inconel 625
La combinaison de la résistance, de la ténacité à la rupture, de la soudabilité et de la résistance à la corrosion fait de l'Inconel 625 un produit adapté :
Tableau 5 : Applications de la poudre d'Inconel 625
| L'industrie | Composants |
|---|---|
| Aérospatiale | Aubes de turbines, pots de combustion, tuyères de fusées |
| Pétrole et gaz | Vannes de tête de puits, outils de fond de puits, tubes de forage |
| Traitement chimique | Cuves de réacteurs, tubes d'échangeurs de chaleur |
| Production d'électricité | Pièces de la section chaude des turbines à gaz, tuyères de combustible |
| Automobile | Turbines de turbocompresseurs, composants d'échappement |
| Marine | Systèmes de dessalement, hélices, raccords |
En particulier, la fabrication additive permet de produire à court terme et de manière rentable des composants personnalisés en Inconel 625.
Spécifications de la poudre d'Inconel 625
Tableau 6 : Spécifications de la poudre d'Inconel 625
| Paramètres | Valeur |
|---|---|
| La pureté | >99,9% |
| Taille des particules | 15-45 microns |
| Morphologie | Très sphérique |
| Phases | Solution solide γ-Ni + γ"-Ni3Nb |
| Teneur en oxygène | <300 ppm |
| Densité apparente | Généralement >4 g/cm3 |
| Débit | Débitmètre à effet Hall >23 sec/50g |
Le contrôle strict de la qualité de la poudre et l'optimisation pour l'AM permettent d'obtenir une impression dense et une performance supérieure du matériau tel qu'il est fabriqué.
Fournisseurs mondiaux
Les principaux fournisseurs de poudre d'Inconel 625 pour l'AM sont les suivants :
Tableau 7 : Fabricants de poudre d'Inconel 625
| Entreprise | Localisation |
|---|---|
| Sandvik | Allemagne |
| Praxair | États-Unis |
| Additif pour charpentier | États-Unis |
| AP&C | Canada |
| Erasteel | Suède |
| Tekna | Canada |
Ces spécialistes haut de gamme proposent de la poudre d'Inconel 625 atomisée dont la taille des particules, la forme, la composition chimique et la population de défauts sont contrôlées et adaptées aux applications de fabrication additive.
Prix de la poudre d'Inconel 625
Tableau 8 : Dynamique du prix de la poudre d'Inconel 625
| Paramètres | Détails |
|---|---|
| Quantité | Le prix par kg chute au-delà de ~50 kg |
| Qualité | Les qualités supérieures pour l'AM coûtent 2 à 4 fois plus cher que les poudres conventionnelles |
| Distribution | Des distributions de particules plus serrées sont plus coûteuses |
| Facteurs de forme | Une sphéricité et une douceur élevées augmentent le prix |
En général, la poudre d'Inconel 625 varie de $50/kg à $150/kg pour les variétés spécialisées optimisées pour la fusion laser sur lit de poudre ou l'impression par dépôt d'énergie dirigée.
Avantages et inconvénients de Poudre d'Inconel 625
Tableau 9 : Avantages et défis de la poudre d'Inconel 625
| Pour | Cons |
|---|---|
| Résiste aux environnements extrêmes | Allongement/résistance inférieurs à ceux des alliages de nickel |
| Cinq fois plus résistant aux fractures que l'acier | Susceptible de se fissurer sous l'effet de la déformation et de l'âge |
| La moitié de la densité de l'acier | Cher par rapport à l'acier inoxydable |
| Résiste à la corrosion à chaud et aux piqûres | Températures de traitement très élevées |
| Possibilité de développer des alliages sur mesure | Tendance à la porosité dans les pièces AM |
| Géométries complexes issues de la consolidation AM | Nécessite un post-traitement important |
| Réduction des délais et des coûts pour les petites séries | Fournisseurs industriels à gros volume limités |
Grâce à des paramètres de conception et d'impression judicieux, l'Inconel 625 permet d'obtenir des composants plus légers, plus résistants et mieux intégrés dans des applications exigeantes.
Questions fréquemment posées
Q : Quelle est la distribution optimale de la taille des particules pour l'impression de l'Inconel 625 ?
A : Une poudre d'Inconel 625 dont la taille des particules est comprise entre 15 et 45 microns permet d'obtenir une haute densité d'emballage et de limiter la porosité lors de l'impression.
Q : Qu'est-ce qui provoque des fissures dans les pièces en Inconel 625 fabriquées de manière additive ?
A : Les contraintes résiduelles importantes dues aux gradients thermiques extrêmes pendant l'impression entraînent des fissures. Il est donc essentiel d'optimiser le processus, notamment par le pré/post-chauffage et la mise en place de supports structurels.
Q : Quelle finition peut-on attendre des composants en Inconel 625 imprimés ?
A : La rugosité de la surface brute est généralement comprise entre 5 et 15 microns. L'usinage supplémentaire, le meulage, l'électropolissage et d'autres formes de finition permettent d'obtenir des surfaces plus lisses.
Q : Quelle méthode de post-traitement est recommandée pour les pièces en Inconel 625 fabriquées par procédé additif ?
A : Le traitement thermique, le pressage isostatique à chaud et le conditionnement de la surface sont tous recommandés pour réduire les contraintes, augmenter la densité et améliorer la finition de la surface.
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