インコネル 718 パウダーの概要

概要 インコネル718パウダー

インコネル 718 は、高温での高強度用途に使用されるニッケル クロム ベースの超合金粉末です。主なプロパティは次のとおりです。

• 700℃までの優れた強度
• 高い耐食性と耐酸化性
• 優れた疲労耐性と耐クリープ性
• 極低温に耐える能力
• 熱間静水圧プレスなどの後加工との互換性

インコネル 718 粉末は、航空宇宙、石油・ガス、原子力、その他の要求の厳しい産業向けの部品を金属積層造形や粉末冶金によって製造するために広く使用されています。

インコネル718パウダーの種類

インコネル 718 粉末は、さまざまな粒度分布、形状、製造方法で入手できます。

球状およびプレアロイ粉末は高品質を提供しますが、ブレンドまたはガスアトマイズオプションよりもコストが高くなります。選択はアプリケーションの要件によって異なります。

インコネル 718 の特性と組成

インコネル 718 は、機械的特性と耐食性の優れた組み合わせを備えています。

インコネル 718 の公称組成は次のとおりです。

• ニッケル：50-55%
• クロム：17-21%
• アイアン：バランス
• ニオブ: 4.75-5.5%
• モリブデン：2.8-3.3%
• チタン：0.65-1.15%
• アルミ：0.2-0.8%

ニッケル、クロム、ニオブの添加のこの組み合わせにより、インコネル 718 に優れた高温機械的特性が与えられます。

インコネル718パウダーの用途

インコネル 718 パウダーは以下の分野で広く使用されています。

• 航空宇宙 – タービンブレード、ディスク、ファスナーなどのエンジンコンポーネント
• 石油とガス – ダウンホールツール、バルブ、坑口コンポーネント
• 発電 - ガスタービンの高温部部品、ファスナー
• 自動車 – ターボチャージャーのホイール、バルブ、エンジン部品
• 化学処理 - 反応容器、熱交換器、配管
• ツーリング – 射出成形金型、金型、ツーリング治具
• 生体適合性による医療 – 整形外科用インプラント

インコネル 718 は、高温での高い強度、耐食性、安定性により、あらゆる業界の重要なコンポーネントに理想的な材料となっています。

インコネル 718 パウダーの利点

インコネル 718 パウダーを使用する主な利点は次のとおりです。

• 部品は 700°C まで高い強度と靭性を維持します
• 酸化性、腐食性、極低温環境に耐えます
• ステンレス鋼316Lと比較して2倍の引張強度
• 優れた疲労特性とクリープ破断特性
• 時効処理により析出強化が可能
• 修理や接合のために容易に溶接可能
• 熱間静水圧プレス時の亀裂に強い
• 劣化を最小限に抑えながら10回まで再利用可能
• 機械加工では不可能な複雑な形状を実現
• 固体フォームと比較してコンポーネントの重量を軽減します
• ビレットまたは鍛造品と比較して、バイ・トゥ・フライ比率が低下します。

これらの特性により、コンポーネントのパフォーマンスが大幅に向上し、軽量化が可能になります。

の制限事項 インコネル718パウダー

インコネル 718 パウダーを使用する場合、次のような制限があります。

• 鋼やチタン合金と比較して材料コストが高い
• 付加的なマシンのビルド ボリュームに基づいて制約されるパーツ サイズ
• 700℃を超えると酸化や腐食を受けやすい
• 積層造形後に応力を緩和するために熱間静水圧プレスが必要
• レーザー粉末床融合中に完全に緻密化するのは困難
• 加工硬化により、機械加工などの後処理が困難になる場合があります
• 望ましい粗さを実現するには表面仕上げが必要です
• 汚染を防ぐために乾燥粉末の取り扱いと保管が必要
• 一般的な合金と比較して認定サプライヤーの数が限られている

インコネル 718 部品の設計原則

粉末から製造されるインコネル 718 コンポーネントの主要な設計ガイドライン:

• 十分な強度を得るには、最小の壁厚 2 mm を推奨します
• 面取りとフィレットを含めて応力集中を最小限に抑えます
• 粉末を除去するには内部チャネルの直径が 2mm 以上である必要があります
• サポートなしのオーバーハングを 10 mm 以下に制限する
• ビルドの方向を最適化してサポートと全体の高さを最小限に抑えます
• 焼結中の約 20% の等方性収縮を考慮します。
• 機械加工品に比べて精度が低く、表面粗さが大きいため考慮してください。
• 開口部を設けることで粉を除去しやすい設計
• 高い寸法精度や表面仕上げが必要な場合は、追加の加工ストックを考慮してください。

設計プロセスの早い段階でビルドをシミュレーションすると、製造前に問題を特定するのに役立ちます。

インコネル 718 AM のプロセスパラメータ

インコネル 718 積層造形の重要なパラメータには次のものがあります。

• レーザー出力: 100-500 W
• スキャン速度：最大10m/s
• ビーム径：50～100μm
• 層厚：20～50μm
• ハッチの間隔50-200 μm
• スキャン戦略: レイヤー間を交互に実行
• シールドガス：アルゴンまたは窒素
• ガス流量: 2-8 L/min
• ビルドプレート温度: 60-100°C
• 後処理：熱間静水圧プレス、熱処理

望ましい微細構造と機械的特性を備えた緻密なコンポーネントを得るには、これらのパラメーターを正確に最適化する必要があります。

インコネル 718 部品の後処理

Inconel 718 AM コンポーネントの一般的な後処理手順は次のとおりです。

• プラスチックビーズによるブラストによるルースパウダーの除去
• 1080℃、1時間の歪取り熱処理後空冷
• 1120°C、100 MPaの圧力下で4時間の熱間静水圧プレス
• ビルドプレートから部品を取り外すためのワイヤーカット EDM
• CNC 加工 - 仕上げと精度を向上させるためのフライス加工、穴あけ、旋削
• 表面強化 – 研削、サンディング、研磨
• 表面に圧縮応力を誘発するショットピーニング
• 品質試験 – 引張、硬度、微細構造、破面検査

用途に必要な材料特性を達成するには、適切な後処理が不可欠です。

インコネル 718 の品質管理試験

包括的な品質管理テストにより、粉末および印刷部品の品質が保証されます。

• 化学分析 – ICP-OES により粉末組成が AMS 仕様に準拠していることを確認
• 粉末粒度分布 – レーザー回折粒度分析装置
• 粉末形態 – SEM イメージングにより球状粉末形状を検証
• 粉末の微細構造 – 粒子構造のEBSDマッピング
• 粉末の流動性 – ホールおよびカーニーファンネルテストを通じて測定
• 密度分析 – ヘリウム比重計とアルキメデス法により >99.5% 密度を検証
• 機械試験 – 引張、疲労、破壊靱性、硬さの試験
• 微細構造 – 光学顕微鏡およびSEM顕微鏡を使用した粒子サイズと相分布
• 欠陥分析 – X線およびCTスキャンで内部欠陥をチェックします。
• 表面粗さ – スタイラスまたは光学式表面粗さ計で測定

広範なテストにより、インコネル 718 部品が厳しい航空宇宙および産業基準を満たしていることが確認されます。

インコネル 718 AM のコスト分析

インコネル 718 AM の製造に関連するコストには次のものが含まれます。

• 機械コスト – 高品質 AM システムの場合、$500,000 ～ $100 万
• 材料費 – バージンインコネル 718 粉末の場合は $350-500/kg
• 人件費 – ビルドと後処理を実行する熟練したオペレーター
• エネルギーコスト – ビルド時の電力消費量が大きい
• 後処理 – HIP、機械加工およびその他の仕上げコスト
• 品質管理 – テストおよび特性評価の費用
• 再利用性 – 未使用の粉末をリサイクルして材料コストを削減できます
• 注文量 – 大量の注文により規模の経済性のメリットが得られます
• 購入比率 – リサイクルする必要がある未使用の粉末を考慮する必要があります
• 部品の形状 – 適切に設計された部品により、材料の利用率が最大化されます

中小規模の量産生産の場合、AM は材料の節約とバイトゥフライ比率の削減により、サブトラクティブマシニングと比較してコスト効率が高くなります。

選択する インコネル718パウダー サプライヤー

インコネル 718 粉末のサプライヤーを選択する際の重要な要素:

• ニッケル超合金のガスおよびプラズマアトマイズに関する技術的専門知識
• 利用可能な粉末サイズと形態の範囲 – 球状、混合、合金
• 品質保証手順と認証 – ISO 9001、AS9100 など
• 化学分析や粒度分布検査ができる
• 短いリードタイムで大量の粉体を供給できる能力
• 特定の粒度分布へのふるい分けなどのカスタマイズ機能
• 特に大量注文の場合、競争力のある安定した価格設定
• 必要に応じて法規制に準拠する能力 – ITAR、REACH、RoHS
• お客様の粉体認定および試験用のサンプル
• 粉体の取り扱いと保管に関する技術サポート
• 地理的に近いため、より迅速な物流とサポートが可能

ニッケル合金粉末のニッチな専門知識を持つ確立されたサプライヤーは、品質、カスタマイズ、価格、サポートの点でユーザーのニーズを最もよく満たす傾向があります。

インコネル 718 とステンレス鋼の長所と短所

インコネル 718 の利点:

• ステンレス鋼316Lの2倍の引張強度
• 大幅に高い耐クリープ性と耐疲労性
• 700℃までの酸化と腐食に耐えます
• 鋼よりも優れた高サイクル疲労寿命
• ニッケル合金組成による一貫した特性
• 標準のステンレス鋼とは異なり、時効硬化が可能
• 原料コーティングとして適用するとより強力な結合を生成します
• 未使用の粉末のリサイクルと再利用が容易になります

インコネル 718 の欠点:

• ステンレスに比べて材料費がかなり高い
• ステンレスよりも低い最高使用温度
• AM 印刷中に完全に高密度化するのがより困難
• 加工硬化による機械への負担
• 資格のあるサプライヤーの数が限られている
• AM中に液体金属脆化の影響を受けやすい
• より高度な後処理要件 – HIP、熱処理
• 制御された不活性雰囲気処理が必要

性能がコストの考慮事項を超える重要な用途では、インコネル 718 はステンレス鋼と比較して著しく優れた高温特性を提供します。

インコネル 718 とインコネル 625 の比較

インコネル 718 と 625 には次のような際立った特徴があります。

• インコネル 718 は、引張強度、クリープ強度、疲労強度がはるかに優れています。
• インコネル 625 は、全面的に優れた耐腐食性と耐酸化性を備えています。
• インコネル 625 は優れた溶接性を備えていますが、インコネル 718 はより困難です。
• インコネル 625 は、コロンビウム合金を大量に添加しているため、コストが高くなります。
• インコネル 625 は最高使用温度定格が高くなります。

インコネル 718 は航空宇宙部品などの最も要求の厳しい高強度用途に適しており、耐食性が最優先の要件である場合にはインコネル 625 が選択されます。

よくあるご質問

インコネル 718 粉末を使用した AM にはどのような粒度分布が推奨されますか?

良好な流動性と緻密な圧縮を可能にするために、インコネル 718 を使用したレーザー粉体床融合には、通常 15 ～ 45 ミクロンの粒子サイズ範囲が推奨されますが、大部分は 20 ～ 35 ミクロンです。

インコネル 718 AM 部品にはどのような後処理熱処理が使用されますか?

一般的な熱処理には、1270°C の溶体化焼鈍、960°C の析出硬化、1080°C の応力除去が含まれます。複数段階の時効処理により、強度と延性がさらに向上します。

航空宇宙におけるインコネル 718 パウダーの一般的な用途にはどのようなものがありますか?

インコネル 718 は、高温や腐食環境下で高い強度を必要とするブレード、ディスク、ファスナー、ケーシング、着陸装置部品などの航空機エンジン部品の製造に広く使用されています。

インコネル 718 は AM 後に熱間静水圧プレスが必要ですか?

はい、インコネル 718 とレーザーまたは電子ビームによる粉体床融合を行った後、内部の空隙や細孔を除去し、微細構造の均質化によって疲労寿命を向上させるために、HIP を強くお勧めします。

未使用のインコネル 718 パウダーはどのように扱われるべきですか?

未使用の粉末はすべて、酸化や汚染を防ぐために不活性雰囲気中で取り扱う必要があります。制御された環境で維持されれば、パウダーは最大 10 回再利用できます。 10 回のリサイクルを超えた場合は、新しいパウダーをお勧めします。

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