ニッケル合金718パウダー

化学組成

• ASTM標準組成に準拠し、実績のある合金性能
• 低酸素、低窒素を確保し、空隙や弱点を防ぐ
• 高い粉末純度により、有害な第二相粒子を低減
• AMの加工性を向上させるためにカスタマイズされた組成が可能

微細構造

• ガスアトマイズが機械的特性に不可欠な微細粒構造をもたらす
• テクスチャリングがないため、等方的な強度が得られる。
• コンタミネーションと衛星が欠陥の種となる

粉体の特徴

• 良好な流動性と展延性により、AM加工が容易になる
• 見掛け密度は最終部品の密度に直接影響する
• ASTMおよびMPIF規格に従ってすべての特性を分析する。

ニッケル合金718粉末の加工方法

ニッケル合金718粉末は、二次加工だけでなく、複数のAM技術によって加工することができます：

アディティブ・マニュファクチャリング

一般的なAMプロセス

どの技法も、後加工が必要なネットシェイプに近い部品を製造する。バインダージェッティングでは、緑色の成形体を固めるために浸透が必要であり、粉末床溶融では高密度の部品ができる。すべてのオプションは、形状の自由度とカスタマイズを可能にします。

ベスト・プラクティス・パラメーター

ニッケル合金718のレーザー粉末溶融用：

• レーザー出力: 195-250 W
• スキャン速度：700-850 mm/s
• ハッチの間隔0.09-0.12 mm
• 層厚：20～50μm

熱間静水圧プレスを使用して、残留気孔を除去し、材料特性を改善する。

熱処理

典型的な熱処理手順：

1. 熱間静水圧プレス
   • 1,160℃、100～150MPa、4時間
2. 溶液アニーリング
   • 980℃、1時間保持、アルゴン急冷
3. 経年硬化
   • 720℃、8時間、炉は620℃まで冷却
   • 620℃、8時間、空冷

これにより、均一なガンマ・ダブル・プライム組織が調整され、析出硬化により最適な強度が得られる。固溶化熱処理はNb/Tiリッチ金属間化合物を溶解し、時効硬化はそれらを均質に析出させます。

表面仕上げ

製造時の表面粗さは、プロセスパラメータにもよるが、平均15～20μm Ra程度である。様々な仕上げ加工により、滑らかな表面が得られます：

• CNC加工
• タンブリング／振動仕上げ
• 化学エッチング
• 電解研磨
• ショットピーニング

ほとんどのAMニッケル合金718部品は、寸法精度と所望の表面仕上げに機械加工されます。

付加製造されたニッケル合金718部品の用途

AMは、ニッケル合金718を使用して、複数のコンポーネントを統合し、形状を最適化することができます：

軽量な格子構造で部品質量を低減。ホットセクション工具のコンフォーマル冷却チャンネルが効率を高める。トポロジーを最適化した形状は、流体力学的損失を削減します。これらはすべて、原材料、エネルギー消費、メンテナンスの面でライフサイクルコストを削減します。

同時に、バインダージェットと指向性エネルギー蒸着により、ニッケル合金718で直接、迅速なツーリング、プロトタイピング、小ロット生産が可能です。

ニッケル合金718粉末の長所と短所

長所

• 650℃まで維持される極めて高い強度と硬度
• クリープ、疲労、破壊、腐食に対する優れた耐性
• 極低温でも強度と延性を保持
• ほぼ等方的な機械的特性
• 入手しやすい原料粉末を使った実績のある合金
• 加工が難しいNi超合金よりもコスト面で有利
• AMによるカスタマイズと設計の柔軟性
• コンポーネントと軽量構造の統合

短所

• 鋳造合金718に比べ、熱間静水圧プレスの可能性が少ない。
• AMではまだ凝固割れを起こしやすい
• 最適な特性を得るためには熱処理が必要
• 一部のNi超合金より強度が低い
• 金属AMプロセスに典型的な造形欠陥に敏感
• パウダーはステンレス鋼に比べて比較的高価である。

この高性能材料の能力をフルに活用するには、AMコンポーネント製造時の適切なパラメータ最適化と厳格な品質管理が不可欠である。

ニッケル合金718粉末の将来展望

ニッケル合金718は、航空宇宙、ガスタービン、工具、およびその他の困難な用途において、AMでの使用が拡大し続けるだろう：

• 新しい航空機用エンジンは、40%以上のAMを含み、軽量化、効率改善、部品統合による大幅なコスト削減を目指す
• AM機械の価格低下と幅広い材料資格が採用を後押しする
• 限界に挑む高強度カスタム合金の開発が進む
• HIPとともに最大限の析出硬化を得るための新しい熱処理が評価されている。
• AM、機械加工、サーフェシングを組み合わせたハイブリッド製造が大量生産を可能にする
• AMプロセスパラメータ、粉末仕様、部品認定プロトコルの標準化が進むと、成長が促進される。

AMのような粉末冶金法がさらに成熟すれば、ニッケル合金718は、性能が加工コストを上回る特殊部品のニーズを満たし続けるだろう。

よくあるご質問

Q.なぜニッケル合金718はステンレス鋼よりも高温用途に適しているのですか？

A.ニッケル合金718は、ステンレス鋼に比べ、650℃以上の高温でもはるかに高い強度、硬度、耐食性を維持します。また、クリープ破断強度が著しく優れているため、静的な高温耐荷重性が得られます。

Q.ニッケル合金718粉末を使用したAMに最適な粒度範囲は？

A.15～45ミクロンの粒度範囲は、解像度、表面仕上げ、粉体の流動性、充填密度の間でうまくバランスが取れています。10ミクロン以下の微細なパウダーは加工が難しくなります。

Q.ニッケル合金718粉末は、積層造形後に熱間静水圧プレスが必要ですか？

A.熱間静水圧プレス(HIP)は、AMニッケル合金718部品の内部ボイドや気孔を除去します。これにより、100%に近い密度と等方的な材料特性を達成することができます。HIPは熱処理前に行うことを推奨しますが、必須ではありません。

Q.なぜニッケル合金718は他の合金に比べて極低温用途に適しているのですか？

A.他の高強度合金とは異なり、ニッケル合金718は、強度を維持したまま、氷点下の極低温でも高い延性と靭性を保持します。このため、液化ガスの貯蔵や輸送用途に適しています。

Q.ニッケル合金718粉末は展伸材に比べて耐食性は良いのですか？

A.Alloy718は、粉末冶金でも錬金でも、様々な媒体に対して同様の優れた耐食性を発揮します。粉末冶金法は、複雑で最適化された形状の部品を製造することができ、耐食性をさらに向上させることができます。