ニッケルアルミナイドパウダー

ニッケルアルミナイド粉末の概要

ニッケルアルミナイド粉末 は、ニッケル（Ni）原子とアルミニウム（Al）原子がほぼ1：1の割合で結合した金属間化合物である。高強度、高硬度、高温での優れた耐食性と耐酸化性、低密度、優れた耐摩耗性を特徴とする。

ニッケルアルミナイド粉末は、35-65%のニッケルとバランスのとれたアルミニウムを含むプレアロイ鋳塊をガスまたは水アトマイズすることにより製造される。粉末は、滑らかな表面と制御された粒度分布を持つ球状の形態を有しています。

ニッケルアルミナイド粉末の主な特性と用途：

構成：

• ニッケル35-65%
• アルミニウム：バランス

プロパティ

• 室温および高温での高い強度と硬度
• 低密度（5.3～6.2g/cc）
• 良好な耐食性
• 1000℃までの優れた耐酸化性
• 優れた熱伝導性と耐熱衝撃性
• 低熱膨張係数

アプリケーション

• 粉末冶金 - 焼結部品
• 溶射コーティング
• 積層造形

製品形態： ガスアトマイズ球状粉末

粒子の大きさ： 10～150ミクロン

標準： ASTM B951、UNS N07041、その他カスタム仕様

ニッケルアルミナイド粉末の種類

ニッケルアルミナイド金属間化合物は、ニッケル-アルミニウム比や結晶構造の異なるいくつかの相で存在する。一般的なタイプは以下の通り：

タイプ	構成	結晶構造	主要物件
NiAl（化学量論的）	ニッケル50%、アルミニウム50%	B2 - キュービック	最高の強度と延性、1000℃までの優れた耐酸化性
Ni3Al（ニッケルリッチ）	ニッケル75%、アルミニウム25%	L12 - キュービック	高い硬度と脆さ、低い耐酸化性
NiAl3（アルミニウムリッチ）	ニッケル25%、アルミニウム75%	DO22 - 斜方晶系	強度と硬度が最も低く、耐酸化性に劣る。

ガスアトマイズ処理されたプレアロイ ニッケルアルミナイド粉末は、通常、ほぼ等しい Ni:Al比を有し、完成部品のNiAl B2相を形成する。組成が1:1から逸脱すると、焼結/凝固後にNiAl+Ni3AlまたはNiAl+NiAl3の混合組織が生成される。

生産プロセス

ニッケルアルミナイド粉末は、35～65wt%のNiを含む誘導溶解Ni-Alインゴットの不活性ガスアトマイズによって製造される。このプロセスには以下が含まれる：

1. 溶解 - NiとAlを不活性/真空雰囲気下で誘導溶解する。
2. 噴霧化 - 高圧不活性ガス（N2、Ar）が溶融ストリームを微細な液滴に分解する。
3. 凝固 - 液滴が急速に凝固し、球状の粉末粒子になる。
4. 収集-微粒化した粉体をチャンバーに集め、粒度別に分類する。

主要なプロセスパラメータ：

• マスター合金の組成管理が重要
• 不活性雰囲気下での誘導溶解により、酸素/窒素のピックアップを最小限に抑える。
• 微粒化ガスの圧力と流量は粒度分布に影響する
• 凝固速度が速いため、微細粒組織が得られる。

の性質 ニッケルアルミナイド粉

ニッケルアルミナイド粉末および連結部品は、高性能用途に適したさまざまな独自の特性を示します：

プロパティ	NiAlパウダー	焼結NiAl
密度 (g/cc)	5.3 – 6.2	5.8 – 6.5
融点 (°C)	1638	1638
強度 (MPa)	200 – 350	500 – 1100
硬度（HV）	300 – 500	500 – 800
ヤング率 (GPa)	180 – 220	160 – 200
圧縮強度 (MPa)	500 – 1500	1000 – 2500
熱膨張係数 (10-6/K)	11 – 13	11 – 14
熱伝導率 (W/m-K)	20 – 35	15 – 30
電気抵抗率 (μΩ-cm)	125 – 160	60 – 100
耐酸化性	1000℃まで良好	1000℃まで良好
耐食性	非常に良い	非常に良い

卓越した強度対密度比と高温能力により、これらの材料は、航空機、自動車、宇宙、エネルギー用途において、従来のニッケルやコバルト超合金に代わる魅力的な材料となっている。

ニッケルアルミナイド粉末の用途

ニッケルアルミナイド粉末のユニークな能力は、産業界における多様な用途につながっている：

粉末冶金

• 航空宇宙および自動車用構造部品
• タービンブレード、ディスク、シャフト、ケース
• 極限環境センサー

溶射コーティング

• タービンブレードとベーンの保護コーティング
• 燃焼室ライナー
• 高温耐酸化性／耐食性

アディティブ・マニュファクチャリング

• 鋳造では不可能な複雑な形状
• 機械加工と比較してリードタイムとコストを削減
• 航空宇宙エンジンおよび機体用部品

その他の用途

• 接合補助具、ブレーズメント
• 電子梱包
• 触媒

競合素材にはない利点もある：

対超合金	対チタン合金	対ステンレス鋼
より高い強度対重量比	より優れた高温強度と耐クリープ性	高温での優れた耐酸化性と耐食性
優れた耐酸化性	低密度	より高い強度と硬度
部品コストの低減	より高い使用温度限界	より高い使用温度

ニッケルアルミナイドは、重要なエンジニアリング用途の最も過酷な環境において、これらの従来の合金よりも優れた性能を発揮します。

ニッケルアルミナイド粉末の仕様

ガスアトマイズされたニッケルアルミナイド粉末は、最終用途の要件に合わせた様々な標準仕様およびカスタム仕様で入手可能です：

作曲

合金	ニー	アル	その他の要素
ニアル	50%	50%	–
Ni-40Al	60%	40%	–
Ni-45Al	55%	45%	–
Ni-35Al-20Cr	35%	35%	20% Cr

粒度分布

サイズ範囲	一般的な用途
<20 μm	積層造形, 溶射
20-63 μm	金属射出成形、スプレー
63-150 μm	一般粉末冶金

サイズ規格

• ASTM B214：標準分類システムと寸法分析
• DIN 51902：エアジェットふるい分け分析
• ISO 13318-1：レーザー回折式粒度分布測定装置

化学的要件

• ASTM B951：NiAl金属間化合物粉末の基本仕様
• その他のアプリケーション固有の化学的要件

コンディション仕様

• ASC PS7: ガスアトマイズ、球状パウダー
• その他、不活性ガスアトマイズ、高純度など、カスタマイズされた条件。

ニッケルアルミナイド粉末のサプライヤーと価格

ニッケルアルミナイド粉末の世界的な大手サプライヤーには、以下のようなものがある：

メーカー	ブランド名	生産能力
サンドビック	オスプレー®、ナイプライヤー	ミディアム
カーペンター・テクノロジー	カーテック	小さい
ホーガナス	ホーガナスNiAl	ミディアム
プラクセア	–	小さい
アトランティック・エクイップメント・エンジニア	フェロターム、パルビメット	小さい

価格

• kgあたりのコストは、合金、粉末サイズ、品質により$50～$300の間で変動する。
• 50kg以下の小ロットはバルクよりはるかに高価（～2～5倍）。
• 長期供給契約の価格引き下げ
• 低純度開発グレードのエコノミー価格

カスタム製造

• いくつかの受託製造業者がカスタム噴霧化サービスを提供している
• 500-1000キロ前後のMOQ
• リードタイムは通常12～16週間

購入ガイド

ニッケルアルミナイド粉末サプライヤーを選択する際の主な考慮事項：

技術的要因

• 用途に適した合金組成
• 粒子形状と粒度分布
• 化学純度と微細構造
• ロット間の一貫性
• 品質認証

商業的要因

• パウダー仕様の価格
• 最低発注量
• 注文までのリードタイム
• 長期供給契約
• 変更管理プロセス

サプライヤーの能力

• 業界での経験と評判
• 技術的な専門知識と顧客サービス
• 生産能力と拡張性
• カスタマイズサービス
• 在庫管理とバッファストック

バイヤーは、重要なプログラム用にニッケルアルミナイド粉末を調達する場合、製品の品質とビジネス上の要因の両方を評価する必要があります。

ニッケルアルミナイド粉 長所と短所

メリット

• 高い強度対重量比
• 優れた高温特性
• 良好な耐環境性
• ニアネットシェイプの製造性
• 有利なコスト構造

デメリット

• 室温での延性／靭性が劣る
• 環境脆化への感受性
• 複雑な熱機械加工
• 難しい化学量論的制御
• 限られたサプライヤーと高いMOQ

極端な温度の用途では、ニッケルアルミナイドの能力が、加工の複雑さと費用の増加を相殺する。

よくあるご質問

Q: ニッケルアルミナイドの化学式は？

A：ストキオメトリック金属間化合物の化学式はNiAlである。他にもニッケルに富む相やアルミニウムに富む相が存在し、Ni3AlやNiAl3のような化学式がある。

Q: ニッケルアルミナイドは強磁性ですか？

A: 純ニッケル金属とは異なり、ニッケルアルミナイドの平衡微細構造では強磁性はごくわずかです。しかし、加工中に形成されるある種の非平衡相は、一時的に強磁性を示すことがあります。

Q: ニッケルアルミナイドの融点は？

A: 1638℃は平衡NiAl相の融点である。融点は、この組成からニッケルリッチおよびアルミニウムリッチに逸脱すると低下する。

Q: ニッケルアルミナイドの一般的な用途は何ですか？

A: 主な用途は、粉末冶金構造部品、積層造形部品、溶射皮膜、触媒、電子パッケージングなど。1000℃までの高温下での優れた機械的特性と耐環境性を生かした用途がある。

Q: ニッケルアルミナイド合金はどのような産業で使われていますか？

A: 航空宇宙産業は、航空機とロケットエンジン部品の最大の消費者である。その他の主な産業は、発電、自動車・レース、化学処理、石油・ガスです。

Q: ニッケルアルミナイド粉末はどのようにして作られるのですか？

A: ガスアトマイズは、溶融したNiAl合金の流れを高圧の不活性ガスジェットで微細な球状の粉末粒子に分解し、急速に凝固させる従来のプロセスです。水アトマイズも小規模では使用されます。

Q:なぜニッケルアルミナイドはもっと広く使われていないのですか？

A: 十分な延性・靭性を得るための複雑な熱機械加工の開発や、精密な化学量論的制御が課題となっており、構造用として広く採用されるには至っていない。また、コストも競合合金より高い。

Q: ニッケルとニッケルアルミナイドの違いは何ですか？

A: 純ニッケルは金属ですが、ニッケルアルミナイドは金属間化合物です。ニッケルは強靭ですが、高温には弱いです。ニッケルアルミナイドは高温強度、硬度、耐環境性に優れています。

結論

その魅力的な高温能力対重量比により、ニッケルアルミナイドは、航空宇宙、自動車、エネルギー、工業分野の要求の厳しい用途において、より軽量で高性能の部品を可能にします。

従来の合金よりもコストが高く、製造も困難ですが、継続的な研究開発により、ニッケルアルミナイドの使用範囲は拡大し、エンジニアは次世代エンジン、機体、パワープラント、プロセスの限界に挑戦することができます。

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Additional FAQs about Nickel Aluminide Powder (5)

1) Which nickel aluminide phase is most common for powders and why?

• NiAl (B2) near 50:50 Ni:Al is most common due to balanced oxidation resistance, creep strength, and better processability than Ni3Al or NiAl3. It also maintains a protective Al2O3 scale up to ~1000°C.

2) What powder characteristics matter most for additive manufacturing?

• High sphericity, narrow PSD (e.g., 15–45 μm for PBF-LB; 45–150 μm for DED), low interstitials (O/N/C), low satellite content, and consistent apparent/tap density. Cleanliness from EIGA or vacuum gas atomization helps minimize lack‑of‑fusion and hot cracking.

3) How does oxygen content affect performance?

• Elevated oxygen promotes oxide films and inclusions that reduce ductility and fatigue strength and increase porosity risk in AM or sintering. For critical parts, target O ≤ 500–1000 ppm with vacuum melting/atomization and inert handling.

4) Can Nickel Aluminide Powder be functionally graded with superalloys?

• Yes. DED/laser cladding can build graded transitions (e.g., IN718 → Ni-rich transition → NiAl top layer) to combine structural strength with surface oxidation resistance while reducing thermal mismatch stress.

5) What post‑processing routes improve properties?

• HIP to close pores, followed by tailored heat treatments to stabilize ordered phases; surface finishing (machining/grinding) and application of MCrAlY bond coats or TBCs for extended oxidation life.

2025 Industry Trends for Nickel Aluminide Powder

• Cleaner atomization: EIGA and vacuum gas atomization expand share to reduce O/N and improve AM yield for NiAl/Ni3Al components.
• AM scale-up: More lattice heat exchangers and hot‑section shrouds printed with NiAl skins or graded overlays for oxidation protection.
• Ductility engineering: Minor additions (B, Hf, Zr) and grain‑boundary control improve room‑temperature toughness and fatigue.
• Data‑driven QA: Lot genealogy with O/N/H, PSD, and shape analytics linked to print outcomes; increased adoption of ISO/ASTM 52907 on POs.
• Sustainability focus: Argon recovery and closed‑loop powder reclamation cut CO2e per kg powder; more supplier EPDs.

2025 snapshot: Nickel Aluminide Powder metrics

メートル	2023	2024	2025 YTD	Notes/Sources
Typical oxygen in GA/EIGA NiAl (ppm)	800–1500	700–1200	500–1000	LECO O/N/H; cleaner atomization lines
PBF-LB achievable relative density (%)	98.0–99.0	98.3–99.2	98.5–99.4	Preheat + scan optimization
Cyclic oxidation mass gain at 1000°C, 100 h (mg/cm²)	0.8-1.2	0.7–1.0	0.6–0.9	Improved Al2O3 scale stability
Laser cladding dilution on steels (%)	8～12歳	7–11	6–10	Process tuning, multi-pass
Spherical NiAl price (USD/kg)	70–110	70–105	65–100	Volume buys, more suppliers
Plants with Ar recovery (%)	30-40	35–45	40-50	ESG/EPD reporting

References: ISO/ASTM 52907 (feedstock), ASTM B951 (Ni aluminide powders), ASTM E1019/E1409 (O/N/H), ISO 13320/ASTM B822 (PSD), ASM Handbook (Powder Metallurgy), peer‑reviewed oxidation/AM studies: https://www.astm.org, https://www.iso.org

Latest Research Cases

Case Study 1: Graded NiAl Overlay on IN718 via DED for Hot‑Section Life (2025)
Background: Energy OEM needed improved oxidation resistance on IN718 vanes operating near 980–1000°C.
Solution: Deposited functionally graded build (IN718 → Ni‑rich transition → NiAl cap) using EIGA NiAl powder; controlled interpass temperature and dilution (<8%); post‑HIP and aging.
Results: Cyclic oxidation mass gain reduced 35% vs bare IN718; TBC spallation life +28%; no interfacial cracking after 500 cycles; maintenance interval extended by ~1,000 h.

Case Study 2: Low‑Oxygen Ni3Al Powder for PBF‑LB Lattice Cores (2024)
Background: Aerospace R&D sought lightweight, oxidation‑resistant lattice heat exchangers with better RT ductility.
Solution: EIGA Ni3Al microalloyed with B+Zr (O ≈ 420 ppm), 350–450°C preheat, island scanning; stress relief + HIP.
Results: Relative density 99.2%; RT elongation 2.8% (up from 1.2% baseline); 900°C oxidation rate −18%; lattice crush strength +15% at 800°C.

専門家の意見

• Prof. Tresa M. Pollock, UC Santa Barbara, Distinguished Professor
  Key viewpoint: “Grain‑boundary chemistry and powder cleanliness are decisive—minor B/Hf/Zr additions only pay off when interstitials are tightly controlled.”
• Dr. Matthias Markl, Head of AM Process & Simulation, Fraunhofer IAPT
  Key viewpoint: “Functionally graded transitions from Ni superalloys to NiAl are now practical with DED, mitigating thermal mismatch and cracking.”
• Dr. Amit Bandyopadhyay, Regents Professor, Washington State University
  Key viewpoint: “With preheat and scan strategy optimization, nickel aluminides can be additively manufactured with near‑full density and reliable properties.”

Citations: ASM Handbook; Fraunhofer IAPT technical communications; peer‑reviewed AM and oxidation literature; standards bodies: https://www.astm.org, https://www.iso.org

Practical Tools and Resources

• Standards and QA:
• ASTM B951 (Ni aluminide powders), ISO/ASTM 52907 (feedstock requirements), ASTM E1019/E1409 (O/N/H), ISO 13320/ASTM B822 (PSD), ASTM B212/B527 (apparent/tap density)
• Process guidance:
• AM parameter notes for intermetallics (preheat, scan strategies), DED dilution control, oxidation testing protocols (thermogravimetry, cyclic tests)
• Modeling and design:
• CALPHAD databases for Ni‑Al phase/oxidation prediction; topology/lattice design tools (nTopology, 3‑matic); build simulation for distortion
• Supplier selection checklist:
• Require CoA with PSD (D10/D50/D90), shape (DIA), O/N/C ppm, flow/tap density, lot genealogy; request EPDs and argon recovery details
• HSE:
• Powder handling SOPs for nickel compounds; combustible metal dust standards; vacuum furnace off‑gas management best practices

Notes on reliability and sourcing: Specify alloy (NiAl vs Ni3Al), microalloy additions, PSD windows, morphology, and interstitial limits on POs. Qualify each lot with coupons (density, microstructure, oxidation). Use inert, low‑humidity storage and track reuse cycles. For AM/DED, employ preheat and graded transitions to mitigate cracking and ensure stable properties.

Last updated: 2025-10-15
Changelog: Added 5 targeted FAQs, a 2025 trends/data table, two concise case studies, expert viewpoints, and practical standards/resources tailored to Nickel Aluminide Powder for AM, DED, and coatings
Next review date & triggers: 2026-02-15 or earlier if ASTM/ISO standards update for intermetallic powders, major suppliers release new low‑interstitial NiAl/Ni3Al powders, or new oxidation/fatigue datasets alter recommended specs