K465 합금 분말: 구성, 특성, 응용 분야 및 사양

K465는 부품이 고온이나 거친 환경에 노출되는 항공 우주, 발전 및 화학 공정 산업에서 널리 사용되고 있습니다. 복잡한 형상을 3D 프린팅하여 최적의 성능을 구현할 수 있습니다.

이 문서에서는 적층 제조용 K465 초합금 분말의 구성, 특성, 응용 분야, 사양, 가용성, 가공 및 비교에 대한 자세한 정보를 제공합니다.

K465 합금 분말 구성

K465 니켈 기반 초합금 분말의 공칭 조성은 다음과 같습니다:

요소	무게 %
니켈(Ni)	잔액
크롬(Cr)	15 – 17%
코발트 (Co)	9 – 10%
몰리브덴(Mo)	3%
탄탈륨(Ta)	4.5 – 5.5%
알루미늄(Al)	5 – 6%
티타늄(Ti)	0.5 – 1%
붕소(B)	최대 0.01%
탄소(C)	최대 0.03%
지르코늄(Zr)	최대 0.01%
니오븀(Nb)	최대 1%

니켈은 합금의 베이스를 형성하고 고온 강도를 위해 면 중심의 입방 매트릭스를 제공합니다. 크롬, 코발트, 몰리브덴과 같은 원소는 고용체 강화에 기여하고 강수량 경화를 가능하게 합니다.

알루미늄과 티타늄을 첨가하여 감마 프라임 침전물 Ni3(Al,Ti)를 형성하여 최대 700°C의 경도와 크리프 저항성을 제공합니다. 탄탈륨은 고용체 강화를 제공하고 입자 구조 제어를 위한 탄화물을 형성합니다. 붕소는 복합 탄화물의 침전을 촉진합니다.

K465 니켈 초합금 분말의 균형 잡힌 구성은 고성능 적층 제조 부품에 필요한 강도, 연성, 내식성 및 용접성을 조합한 결과입니다. 최종 부품 요구 사항에 따라 최적화된 합금 원소 수준을 조정할 수 있습니다.

K465 합금 분말 특성

레이저 분말 베드 융합 또는 전자빔 용융을 통해 가공된 K465 초합금 분말은 준공 상태 및 열처리 상태에서 다음과 같은 특성을 나타냅니다:

기계적 특성

속성	준공 상태	열처리 후
인장 강도	1050 - 1250 MPa	1150 - 1350 MPa
수율 강도	750 - 950 MPa	1000 - 1200 MPa
신장	10 – 25%	8 – 15%
경도	35 - 45 HRC	42 - 48 HRC

• 주조 및 단조 니켈 기반 초합금에 필적하는 높은 강도 수준
• 열처리 후에도 유지되는 연성으로 일부 성형/단조 가능
• 용액 처리 후 감마 프라임 상에 의한 침전물 경화

물리적 속성

속성	가치
밀도	8.1 - 8.3g/cc
융점	1260 - 1350°C
열 전도성	11 - 16 W/m-K
열팽창 계수	12 - 16 x 10-6 /K

고온 속성

속성	가치
서비스 온도	최대 700°C
산화 저항	최대 850°C까지 사용 가능
위상 안정성	최대 70%의 녹는점 강도 유지
크리프 파열 강도	700°C에서 1000시간 동안 140MPa

• 최대 사용 온도에서 절반 이상의 강도 유지
• 가스터빈 환경의 산화 및 고온 부식에 대한 내성 강화
• 고온 하중 하에서 우수한 크리프 파열 강도

기타 주목할 만한 속성

• 기존 융착 용접 방식으로 용접 가능
• 3D 프린팅 빌드에서 우수한 표면 마감 및 치수 정확도
• 다양한 열처리로 맞춤화 가능
• 높은 열 피로 및 균열 성장 저항성

K465는 기계적, 물리적, 열적 특성의 균형 잡힌 조합으로 항공우주 엔진, 발전 시스템 및 화학 처리 장비에서 직면하는 극한 환경에 적합합니다. 이러한 특성은 애플리케이션 요구 사항에 따라 미세 조정할 수 있습니다.

K465 합금 분말 응용 분야

적층 제조된 K465 초합금 부품의 주요 응용 분야는 다음과 같습니다:

항공우주:

• 연소기 라이너, 증강기, 제트 엔진의 화염 홀더
• 구조용 브래킷, 프레임, 하우징, 피팅
• 터빈 블레이드 및 베인과 같은 핫 섹션 구성 요소
• 로켓 추진 시스템 및 우주선 엔진

전력 생성:

• 보일러 및 열 회수 시스템의 열교환기, 배관, 밸브, 매니폴드
• 노즐, 슈라우드와 같은 가스터빈 고온 가스 경로 구성 요소
• 태양광 발전 수신기 및 집열기

자동차:

• 터보차저 휠 및 하우징
• 배기 시스템 매니폴드 및 구성품

화학 처리:

• 개질기 튜브, 반응 용기, 열교환기 구성품
• 부식성 화학물질용 배관, 밸브, 펌프
• 맨드릴과 같은 툴링, 복합 부품용 픽스처

혜택:

• 경쟁 합금보다 700°C 이상 낮은 밀도에서 지속적인 사용을 견딥니다.
• 고온 가스 환경에서의 산화 및 내식성
• 주조 니켈 합금에 비해 부품 무게 감소
• 주조로는 불가능한 복잡하고 최적화된 지오메트리를 구현합니다.
• 여러 부품을 하나의 인쇄 부품으로 통합
• 감산 방식에 비해 재료 낭비 절감
• 기존 처리 방식에 비해 리드 타임 단축

K465는 항공우주 엔진 및 지상 기반 동력 시스템에서 더 무겁고 값비싼 초합금을 대체하는 소재로 자주 사용됩니다. 이 합금 분말은 극한의 온도, 압력 및 부식성 서비스 조건에서 요구 사항을 충족하도록 맞춤화할 수 있습니다.

K465 합금 분말 사양

적층 제조 공정용 K465 합금 분말은 다양한 제조업체에서 다음과 같은 공칭 사양으로 공급합니다:

매개변수	사양
입자 크기 분포	15 - 53 미크론
산소 함량	최대 0.05%
질소 함량	최대 0.05%
형태학	구형
겉보기 밀도	4.0 - 4.5g/cc
탭 밀도	4.5 - 5.0g/cc
유량	15 - 25 s/50g

• AM 공정에 최적화된 파우더 입자 크기 분포
• 높은 파우더 유동성으로 균일한 층 확산 보장
• 낮은 산소 함량으로 빌드 결함 위험 최소화
• 구형 형태는 우수한 패킹 및 파우더 베드 밀도를 제공합니다.

추가 요구 사항:

• 분말은 오염을 방지하기 위해 불활성 분위기에서 취급해야 합니다.
• 수분 함량은 양호한 파우더 흐름을 위해 0.1wt% 미만으로 유지해야 합니다.
• 아르곤이 포함된 밀폐 용기에서 최대 1년까지 임시 보관 가능
• 개봉한 용기는 변질을 방지하기 위해 1주일 이내에 사용해야 합니다.

크기, 모양, 화학 및 취급 측면에서 파우더 사양을 충족하는 것은 예상되는 기계적 특성을 갖춘 고밀도 적층 가공 부품을 제작하는 데 매우 중요합니다.

K465 합금 분말 가용성

K465 초합금 분말은 다음과 같은 주요 공급업체에서 공급받을 수 있습니다:

제조업체	제품 이름
프렉스에어	TA1
목수 첨가제	카테크 K465
샌드빅 오스프리	K465-TCP
에라스틸	Stellite AM K465

합금 분말은 R&D 목적의 1kg 용기부터 생산량을 위한 1000kg 용기까지 다양한 크기로 판매됩니다. 가격은 수량 및 제조업체에 따라 kg당 $90-150입니다.

리드 타임 조달에 소요되는 기간은 일반적으로 주문 확인 후 2~8주입니다. 맞춤형 입자 크기 분포 및 특수 취급의 경우 더 긴 리드 타임이 필요할 수 있습니다.

K465 파우더 재고를 면밀히 모니터링하고 소진되기 전에 미리 재주문해야 합니다. 재고가 부족하면 비용이 많이 드는 AM 장비 가동 중단이 발생할 수 있습니다. 재고를 유지하기 위해 시간 간격을 두고 주문하는 것이 좋습니다.

K465 합금 분말 가공

AM 프로세스를 위한 파라미터 범위:

프로세스	예열 온도	레이어 두께	레이저 파워	스캔 속도	해치 간격
DMLS	150 - 180°C	20 - 60 μm	195 - 250 W	600 - 1200 mm/s	0.08 - 0.12 mm
EBM	1000 - 1100°C	50 - 200 μm	5 - 25 mA	50 - 200 mm/s	0.1 - 0.2mm

• DMLS = 직접 금속 레이저 소결
• EBM = 전자빔 용융
• 더 넓은 범위의 파라미터를 통해 표면 마감, 제작 시간 또는 기계적 특성에 맞게 유연하게 최적화할 수 있습니다.
• 예열은 잔류 응력을 감소시키며, 더 높은 온도로 인해 EBM의 경우 더 높습니다.
• 스캔 속도가 느려지면 밀도는 향상되지만 빌드 시간이 길어집니다.
• 미세한 해치 간격은 다공성을 줄이지만 더 많은 스캔 패스가 필요합니다.

후처리:

• EDM 와이어 절단을 사용하여 빌드 플레이트에서 부품 제거
• 유리 비드 블라스팅을 통한 잔여 분말 제거
• 870°C에서 1시간 동안 스트레스 완화 열처리
• 1160°C에서 100MPa 압력으로 4시간 동안 고관절 치료
• 760°C에서 10시간 동안 시효 경화 열처리

포스트 프로세싱의 이점:

• HIP는 내부 공극을 막고 다공성을 최소화합니다.
• 열처리로 잔류 응력 완화 및 최적의 경도 달성
• 주조 및 단조와 동등한 기계적 특성을 가진 100%에 가까운 고밀도 부품 수율 달성
• 추가적인 열간 등방성 프레스(HIP) 및 열처리로 물성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.

파라미터 선택, 서포트 구조, 빌드 방향, 후처리 단계는 모두 사용되는 AM 기술 및 필요한 속성에 따라 최적화할 수 있습니다.

K465가 다른 초합금 분말과 비교되는 점

K465 vs 인코넬 718

합금	K465	인코넬 718
밀도	더 높음	Lower
인장 강도	유사	유사
서비스 온도	100°C 더 높음	최대 650°C
비용	2배 더 비싸다	경제성 향상

• 비용 증가가 정당화되는 더 높은 온도 성능을 위해 선택된 K465
• 저온 애플리케이션에 더 경제적인 인코넬 718

K465 vs 헤인즈 282

합금	K465	헤인즈 282
공정성	더 나은	더 어려운
열 전도성	더 높음	Lower
서비스 온도	유사	유사
비용	유사	유사

• 균열 없이 레이저 인쇄 및 후처리가 용이한 K465
• 헤인즈 282는 빌드 중 응고 균열이 발생하기 쉽습니다.

K465 vs CM 247 LC

합금	K465	CM 247 LC
밀도	Lower	더 높음
힘	유사	유사
연성	더 높음	Lower
비용	Lower	더 높음

• K465는 강도와 연성의 조합이 더 우수합니다.
• CM 247 LC를 대체할 수 있는 저비용 합금

K465 vs 인코넬 625

합금	K465	인코넬 625
서비스 온도	더 높음	최대 700°C
내식성	보통	우수
비용	더 높음	Lower
가용성	더 제한적	즉시 사용 가능

• 내식성이 고온 성능을 능가하는 경우 선택되는 인코넬 625
• 극한의 온도를 견디는 제트 엔진 부품에 선호되는 K465

대체 소재와 비교하여 K465의 장점과 단점을 이해하면 적층 가공 부품을 위한 소재 선택에 도움이 됩니다. 이 합금은 비용, 가용성, 가공성 및 특성 간의 균형을 맞출 수 있도록 맞춤화할 수 있습니다.

K465 합금 분말 - 자주 묻는 질문

Q: K465 분말에는 어떤 전처리 단계가 필요합니까?

A: K465 분말은 배송 및 보관 중에 흡수된 수분을 제거하기 위해 100-150°C에서 1~4시간 동안 건조해야 합니다. 20~63미크론 사이로 체질하면 리코터 문제를 일으킬 수 있는 큰 입자를 제거할 수 있습니다.

Q: K465는 열간 등방성 프레스(HIP) 후처리가 필요합니까?

A: K465에는 HIP가 권장되지만 필수는 아닙니다. 내부 공극을 메우고 최대 밀도 및 기계적 특성을 달성하는 데 도움이 됩니다. 1160°C, 100MPa에서 4시간 동안의 HIP가 일반적입니다.

Q: K465 특성을 맞춤화하기 위해 어떤 열처리를 사용할 수 있나요?

A: 강도와 연성을 최적화하기 위해 1150°C에서 용액 처리와 700-850°C 사이의 단일 또는 이중 에이징이 사용됩니다. 용액 처리 후 빠른 냉각으로 물성을 향상시킵니다.

Q: K465 초합금은 수리 목적으로 용접이 가능한가요?

A: 예, K465는 ER NiCrMo-10 필러 금속을 사용하여 용접할 수 있습니다. 용접 후 1175°C에서 용액 처리하고 845°C에서 에이징해야 특성을 복원할 수 있습니다.

Q: K465 빌드에서 어떤 제조 결함이 발생할 수 있나요?

A: 융착 다공성 부족, 층 간 균열, 박리 및 왜곡은 파라미터 최적화가 필요한 잠재적 결함입니다. 예열이 낮고 스캔 속도가 빠르면 위험이 증가합니다.

Q: 적층 가공된 K465 부품에는 어떤 마감 방법을 사용할 수 있습니까?

A: 가공, 샷 피닝, 화학적 에칭 및 전기 연마를 통해 표면 거칠기를 개선할 수 있습니다. 이를 통해 비파괴 검사를 용이하게 하고 피로 수명을 개선할 수 있습니다.

Q: K465 합금 분말은 특별한 보관 주의가 필요합니까?

A: K465 분말은 수분을 빠르게 흡수하므로 밀폐된 아르곤 퍼지 용기에 보관해야 합니다. 품질 저하를 방지하기 위해 용기를 개봉한 후 1주일 이내에 사용하십시오.

Q: K465 분말을 취급할 때 어떤 안전 예방 조치가 필요합니까?

A: K465 파우더는 가연성이 아니지만 피부/눈 자극을 유발할 수 있습니다. 보호 장갑, 의복, 안면 보호구를 착용하세요. 흡입을 피하고 적절한 환기 장치를 설치하세요.

결론

K465 니켈 초합금 분말은 복잡한 형상의 경량, 고강도 부품을 가능하게 하는 적층 제조 분야에서 채택이 증가하고 있습니다. 이 소재의 균형 잡힌 구성은 기계적 특성, 내산화성, 열 안정성 및 용접성의 강력한 조합을 제공합니다. 이러한 특성 덕분에 K465는 항공우주 추진 시스템, 육상 발전 장비 및 고온에서 지속적으로 사용해야 하는 화학 처리 하드웨어에 적합합니다.

K465가 인코넬 718이나 헤인즈 282와 같은 대체 소재보다 성능이 뛰어난 틈새 시장을 이해하면 적절한 소재를 선택할 수 있습니다. 최적의 미세 구조와 성능을 얻으려면 AM 공정 파라미터, 분말 품질, 열처리 및 열간 등방성 프레스에 대한 세심한 제어가 필요합니다. 적층 제조 기능이 계속 발전함에 따라 K465와 같은 엔지니어링 소재는 수명이 연장된 차세대 고온 부품을 설계할 수 있는 새로운 가능성을 열어줄 것입니다.