Poudre d'aluminure de nickel

Aperçu de la poudre d'aluminure de nickel

Poudre d'aluminure de nickel est un composé intermétallique composé d'atomes de nickel (Ni) et d'aluminium (Al) dans un rapport approximatif de 1:1. Il se caractérise par une résistance et une dureté élevées, une excellente résistance à la corrosion et à l'oxydation à haute température, une faible densité et une bonne résistance à l'usure.

Les poudres d'aluminure de nickel sont produites par atomisation au gaz ou à l'eau de lingots pré-alliés contenant 35-65% de nickel et de l'aluminium équilibré. Les poudres ont une morphologie sphérique avec une surface lisse et une distribution contrôlée de la taille des particules.

Propriétés et applications clés de la poudre d'aluminure de nickel :

Composition :

• Nickel : 35-65%
• Aluminium : équilibre

Propriétés :

• Résistance et dureté élevées à température ambiante et élevée
• Faible densité (5,3 - 6,2 g/cc)
• Bonne résistance à la corrosion
• Excellente résistance à l'oxydation jusqu'à ~1000°C
• Bonne conductivité thermique et bonne résistance aux chocs thermiques
• Faible coefficient de dilatation thermique

Applications :

• Métallurgie des poudres - composants frittés
• Revêtements par pulvérisation thermique
• Fabrication additive

Formes du produit : Poudre sphérique atomisée au gaz

Taille des particules : 10 - 150 microns

Normes : ASTM B951, UNS N07041, autres spécifications personnalisées

Types de poudre d'aluminure de nickel

Les composés intermétalliques d'aluminure de nickel existent en plusieurs phases avec différents rapports nickel-aluminium et structures cristallines. Les types les plus courants sont les suivants :

Les poudres d'aluminure de nickel pré-alliées atomisées au gaz ont généralement un rapport Ni:Al presque égal pour former la phase NiAl B2 dans le composant fini. Les écarts par rapport à la composition 1:1 produisent des microstructures mixtes NiAl + Ni3Al ou NiAl + NiAl3 après frittage/consolidation.

Processus de production

Les poudres d'aluminure de nickel sont fabriquées par atomisation sous gaz inerte de lingots de Ni-Al fondus par induction et contenant 35-65 wt% Ni. Le procédé comprend :

1. Fusion - Le Ni et l'Al sont fondus par induction sous atmosphère inerte/vide.
2. Atomisation - Un gaz inerte à haute pression (N2, Ar) désintègre le flux fondu en fines gouttelettes.
3. Solidification - Les gouttelettes se solidifient rapidement en particules de poudre sphériques.
4. Collecte - La poudre atomisée est recueillie dans une chambre et classée par taille de particule.

Paramètres clés du processus :

• Contrôle de la composition de l'alliage maître critique
• Fusion par induction sous atmosphère inerte afin de minimiser le captage de l'oxygène et de l'azote
• La pression et le débit du gaz d'atomisation affectent la distribution de la taille des particules
• La vitesse de solidification rapide produit une microstructure à grain fin.

Propriétés de poudre d'aluminure de nickel

Les poudres d'aluminure de nickel et les composants consolidés présentent une série de propriétés uniques qui les rendent adaptés à des applications de haute performance :

Le rapport exceptionnel entre la résistance et la densité et les capacités à haute température font de ces matériaux des alternatives attrayantes aux superalliages conventionnels à base de nickel et de cobalt pour les applications dans les domaines de l'aéronautique, de l'automobile, de l'espace et de l'énergie.

Applications de la poudre d'aluminure de nickel

Les capacités uniques des poudres d'aluminure de nickel conduisent à une gamme variée d'applications dans toutes les industries :

Métallurgie des poudres

• Composants structurels pour l'aérospatiale et l'automobile
• Aubes, disques, arbres et carters de turbines
• Capteurs pour environnements extrêmes

Revêtements par pulvérisation thermique

• Revêtements protecteurs pour pales et aubes de turbines
• Revêtements de chambre de combustion
• Résistance à l'oxydation/corrosion à haute température

Fabrication additive

• Géométries complexes non réalisables par moulage
• Réduction des délais et des coûts par rapport à l'usinage
• Composants pour moteurs et cellules aéronautiques

Autres applications

• Aides à la jonction, brisements
• Emballage électronique
• Catalyseurs

Quelques avantages par rapport aux matériaux concurrents :

L'aluminure de nickel surpasse ces alliages conventionnels dans les environnements les plus difficiles des applications d'ingénierie critiques.

Spécifications de la poudre d'aluminure de nickel

Les poudres d'aluminure de nickel atomisées au gaz sont disponibles dans diverses spécifications standard et personnalisées, adaptées aux exigences de l'utilisation finale :

Compositions

Distribution de la taille des particules

Spécification de la taille Normes

• ASTM B214 : Système de classification standard et analyse de la taille
• DIN 51902 : Analyse par tamisage au jet d'air
• ISO 13318-1 : Analyse granulométrique par diffraction laser

Exigences chimiques

• ASTM B951 : Spécification de base pour les poudres intermétalliques NiAl
• Autres exigences chimiques spécifiques à l'application

Spécifications de l'état

• ASC PS7 : Poudres sphériques atomisées au gaz
• Autres conditions personnalisées telles que gaz inerte atomisé, haute pureté, etc.

Fournisseurs et prix de la poudre d'aluminure de nickel

Parmi les principaux fournisseurs mondiaux de poudres d'aluminure de nickel, on peut citer

Tarification

• Le coût par kg varie de $50 à $300 en fonction de l'alliage, de la taille de la poudre et de la qualité.
• Les petits lots de moins de 50 kg sont beaucoup plus chers (~2-5x) que les volumes en vrac
• Prix réduits pour les contrats d'approvisionnement à long terme
• Prix économique pour les qualités de développement de faible pureté

Fabrication sur mesure

• Plusieurs fabricants sous contrat proposent des services d'atomisation sur mesure
• MOQ environ 500-1000 kg
• Les délais de livraison sont généralement de 12 à 16 semaines

Guide d'achat

Éléments clés à prendre en compte lors de la sélection d'un fournisseur de poudre d'aluminure de nickel :

Facteurs techniques

• Composition de l'alliage adaptée à l'application
• Forme et distribution de la taille des particules
• Pureté chimique et microstructure
• Cohérence entre les lots
• Certifications de qualité

Facteurs commerciaux

• Prix pour les spécifications des poudres
• Quantité minimale de commande
• Délai de livraison des commandes
• Accords d'approvisionnement à long terme
• Processus de contrôle des modifications

Capacités des fournisseurs

• Expérience et réputation dans le secteur
• Expertise technique et service à la clientèle
• Capacité de production et évolutivité
• Services de personnalisation
• Gestion des stocks et stock tampon

Les acheteurs doivent évaluer à la fois la qualité du produit et les facteurs commerciaux lorsqu'ils s'approvisionnent en poudres d'aluminure de nickel pour des programmes critiques.

poudre d'aluminure de nickel Avantages et inconvénients

Avantages

• Rapport résistance/poids élevé
• Excellentes propriétés à haute température
• Bonne résistance à l'environnement
• Fabrication d'une forme proche de celle d'un filet
• Structure de coûts favorable

Inconvénients

• Ductilité/résistance inférieure à température ambiante
• Sensibilité à la fragilisation par l'environnement
• Traitement thermomécanique complexe
• Le contrôle de la stœchiométrie, un défi
• Fournisseurs limités et quantités élevées

Pour les applications à températures extrêmes, les capacités de l'aluminure de nickel compensent la complexité et le coût accrus du traitement.

FAQ

Q : Quelle est la formule chimique de l'aluminure de nickel ?

R : Le composé intermétallique stochiométrique a une formule chimique de NiAl. D'autres phases riches en nickel et en aluminium existent avec des formules telles que Ni3Al et NiAl3.

Q : L'aluminure de nickel est-elle ferromagnétique ?

R : Non, contrairement au nickel métal pur, l'aluminure de nickel présente un ferromagnétisme négligeable dans sa microstructure d'équilibre. Toutefois, certaines phases hors équilibre formées au cours du traitement peuvent présenter un ferromagnétisme temporaire.

Q : Quel est le point de fusion de l'aluminure de nickel ?

R : 1638°C est la température de fusion de la phase NiAl d'équilibre. Le point de fusion diminue pour les écarts riches en nickel et en aluminium par rapport à cette composition.

Q : Quelles sont les utilisations courantes de l'aluminure de nickel ?

R : Les principales utilisations sont les pièces structurelles obtenues par métallurgie des poudres, les composants de fabrication additive, les revêtements par pulvérisation thermique, les catalyseurs et les emballages électroniques. Les applications tirent parti d'excellentes propriétés mécaniques et d'une résistance environnementale à des températures élevées allant jusqu'à 1 000 °C.

Q : Quelles sont les industries qui utilisent les alliages d'aluminure de nickel ?

R : L'aérospatiale est le plus grand consommateur de composants de moteurs d'avions et de fusées. Les autres grandes industries sont la production d'énergie, l'automobile/la course automobile, le traitement chimique, le pétrole et le gaz.

Q : Comment la poudre d'aluminure de nickel est-elle fabriquée ?

R : L'atomisation au gaz est le procédé conventionnel par lequel le flux d'alliage NiAl fondu est désintégré par des jets de gaz inertes à haute pression en fines particules de poudre sphérique qui se solidifient rapidement. L'atomisation à l'eau est également utilisée à plus petite échelle.

Q : Pourquoi l'aluminure de nickel n'est-il pas plus largement utilisé ?

R : Les difficultés liées au développement d'un traitement thermomécanique complexe pour obtenir une ductilité/résistance adéquate et au contrôle d'une stœchiométrie précise ont limité l'adoption structurelle à plus grande échelle. Les coûts sont également plus élevés que ceux des alliages concurrents.

Q : Quelle est la différence entre le nickel et l'aluminure de nickel ?

R : Le nickel pur est un métal tandis que l'aluminure de nickel est un composé intermétallique. Le nickel est plus résistant mais plus faible à haute température. L'aluminure de nickel présente une excellente résistance aux températures élevées, une grande dureté et une bonne résistance à l'environnement.

Conclusion

Grâce à son rapport attrayant entre la capacité à supporter des températures élevées et le poids, l'aluminure de nickel permet d'obtenir des composants plus légers et plus performants pour des applications exigeantes dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'automobile, de l'énergie et de l'industrie.

Bien qu'il soit plus coûteux et plus difficile à fabriquer que les alliages traditionnels, la recherche et le développement continus élargissent l'enveloppe opérationnelle de l'aluminure de nickel, ce qui permet aux ingénieurs de repousser les limites de la prochaine génération de moteurs, de cellules, de groupes motopropulseurs et de processus.

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