Overzicht van Inconel 718 poeder

Overzicht van Inconel 718 Poeder

Inconel 718 is een superlegeringspoeder op nikkel-chroombasis dat wordt gebruikt voor toepassingen met hoge sterkte bij hoge temperaturen. De belangrijkste eigenschappen zijn onder meer:

• Uitstekende sterkte tot 700°C
• Hoge corrosie- en oxidatieweerstand
• Goede weerstand tegen vermoeiing en kruip
• Vermogen om cryogene temperaturen te weerstaan
• Compatibiliteit met nabewerking zoals heet isostatisch persen

Inconel 718-poeder wordt veel gebruikt voor het vervaardigen van componenten voor de lucht- en ruimtevaart-, olie- en gas-, nucleaire en andere veeleisende industrieën via metaaladditieve productie of poedermetallurgie.

Soorten Inconel 718-poeder

Inconel 718-poeder is verkrijgbaar in verschillende deeltjesgrootteverdelingen, vormen en productiemethoden:

Type	Beschrijving	Deeltjesgrootte	Vorm	Productie methode
Gas verneveld	Onregelmatig sferoïdaal poeder	15-75 µm	Meestal bolvormig	Gasverneveling
Plasma verneveld	Zeer bolvormig poeder	15-45 µm	Zeer bolvormig	Plasma-verneveling
Blended	Mengsel van gasverstoven en gemalen poeders	15-150 µm	Gemengde morfologie	Mechanisch mengen
Gelegeerd	Voorgelegeerd poeder met uniforme samenstelling	15-105 μm	Bolvormig of onregelmatig	Gas/plasma-verneveling van voorgelegeerde smelt

Bolvormige en voorgelegeerde poeders bieden een hogere kwaliteit, maar kosten meer dan gemengde of gasverstoven opties. De keuze hangt af van de toepassingsvereisten.

Eigenschappen en samenstelling van Inconel 718

Inconel 718 bezit een uitzonderlijke combinatie van mechanische eigenschappen en corrosieweerstand:

Eigendom	Waarde
Dikte	8,19 g/cm3
Smeltpunt	1260-1336°C
Ultieme treksterkte	1.103 – 1.551 MPa
Opbrengststerkte	758 – 1.379 MPa
Verlenging	Minimaal 12%
Young-modulus	205 GPa
Poisson-ratio	0.29
Afschuifmodulus	79 GPa
Vermoeidheid Sterkte	517 – 1.034 MPa

De nominale samenstelling van Inconel 718 is:

• Nikkel: 50-55%
• Chroom: 17-21%
• IJzer: Balans
• Niobium: 4,75-5,5%
• Molybdeen: 2,8-3,3%
• Titaan: 0,65-1,15%
• Aluminium: 0,2-0,8%

Deze combinatie van nikkel-, chroom- en niobiumtoevoegingen geeft Inconel 718 zijn uitstekende mechanische eigenschappen bij hoge temperaturen.

Toepassingen van Inconel 718 poeder

Inconel 718 poeder wordt veel gebruikt in:

• Lucht- en ruimtevaart – Motoronderdelen zoals turbinebladen, schijven, bevestigingsmiddelen
• Olie en gas – boorgatgereedschappen, kleppen, putkopcomponenten
• Energieopwekking – Onderdelen van het hete gedeelte van de gasturbine, bevestigingsmiddelen
• Auto-industrie – Turbocompressorwielen, kleppen, motoronderdelen
• Chemische verwerking – Reactorvaten, warmtewisselaars, leidingen
• Gereedschappen - Spuitgietmatrijzen, matrijzen, gereedschapsbevestigingen
• Medisch – Orthopedische implantaten vanwege biocompatibiliteit

De hoge sterkte bij hoge temperaturen, corrosieweerstand en stabiliteit maken Inconel 718 een ideaal materiaal voor kritische componenten in verschillende industrieën.

Voordelen van Inconel 718 poeder

De belangrijkste voordelen van het gebruik van Inconel 718-poeder zijn onder meer:

• Onderdelen behouden een hoge sterkte en taaiheid tot 700°C
• Bestand tegen oxiderende, corrosieve en cryogene omgevingen
• Tweemaal de treksterkte vergeleken met roestvrij staal 316L
• Uitstekende vermoeiings- en kruipbreukeigenschappen
• Kan neerslag worden versterkt door verouderingsbehandeling
• Gemakkelijk lasbaar voor reparatie en verbinding
• Bestand tegen barsten tijdens heet isostatisch persen
• Kan tot 10 keer worden hergebruikt met minimale bederf
• Maakt complexe geometrieën mogelijk die niet mogelijk zijn door middel van machinale bewerking
• Vermindert het gewicht van de componenten in vergelijking met vaste vormen
• Verlaagt de buy-to-fly-ratio ten opzichte van knuppels of smeedstukken

Deze eigenschappen maken substantiële prestatieverbeteringen en gewichtsbesparingen in componenten mogelijk.

Beperkingen van Inconel 718 Poeder

Enkele beperkingen bij het werken met Inconel 718-poeder zijn:

• Hoge materiaalkosten vergeleken met staal- en titaniumlegeringen
• De onderdeelgrootte is beperkt op basis van het toegevoegde machinebouwvolume
• Gevoelig voor oxidatie en corrosie boven 700°C
• Vereist heet isostatisch persen na additieve productie om spanningen te verlichten
• Moeilijk volledig te verdichten tijdens laserpoederbedfusie
• Nabewerking, zoals machinaal bewerken, kan een uitdaging zijn vanwege de verharding van het werk
• Oppervlakteafwerking is vereist om de gewenste ruwheid te bereiken
• Vereist hantering en opslag van droog poeder om besmetting te voorkomen
• Beperkt aantal gekwalificeerde leveranciers vergeleken met meer gebruikelijke legeringen

Ontwerpprincipes voor Inconel 718-onderdelen

Belangrijke ontwerprichtlijnen voor Inconel 718-componenten vervaardigd uit poeder:

• Minimale wanddikte van 2 mm aanbevolen voor voldoende sterkte
• Voeg afschuiningen en afrondingen toe om spanningsconcentraties te minimaliseren
• Interne kanalen moeten een diameter van ≥ 2 mm hebben voor poederverwijdering
• Beperk overhangen zonder steunen tot maximaal 10 mm
• Optimaliseer de bouworiëntatie om steunen en totale hoogte te minimaliseren
• Houd rekening met isotrope krimp van ~20% tijdens het sinteren
• Houd rekening met een lagere nauwkeurigheid en een hogere oppervlakteruwheid dan bewerkte onderdelen
• Ontwerp voor eenvoudiger poederverwijdering door openingen
• Houd rekening met extra bewerkingsvoorraad als een hoge maatnauwkeurigheid of oppervlakteafwerking nodig is

Door builds vroeg in het ontwerpproces te simuleren, kunnen eventuele problemen vóór de productie worden geïdentificeerd.

Procesparameters voor Inconel 718 AM

Kritische parameters voor additieve productie Inconel 718 zijn onder meer:

• Laservermogen: 100-500 W
• Scansnelheid: tot 10 m/s
• Straaldiameter: 50-100 μm
• Laagdikte: 20-50 μm
• Luikafstand: 50-200 μm
• Scanstrategie: Afwisselen tussen lagen
• Beschermgas: Argon of stikstof
• Gasstroomsnelheid: 2-8 l/min
• Temperatuur bouwplaat: 60-100°C
• Nabewerking: Heet isostatisch persen, warmtebehandeling

Deze parameters moeten nauwkeurig worden geoptimaliseerd om dichte componenten met de gewenste microstructuur en mechanische eigenschappen te verkrijgen.

Naverwerking van Inconel 718-onderdelen

Typische nabewerkingsstappen voor Inconel 718 AM-componenten zijn onder meer:

• Verwijdering van los poeder door stralen met plastic kralen
• Stressverlichtende hittebehandeling bij 1080°C gedurende 1 uur, gevolgd door luchtkoeling
• Heet isostatisch persen bij 1120°C gedurende 4 uur onder een druk van 100 MPa
• Draadvonken om onderdelen van de bouwplaat te verwijderen
• CNC-bewerkingen – frezen, boren, draaien om de afwerking en precisie te verbeteren
• Oppervlakteverbetering – slijpen, schuren, polijsten
• Kogelstralen om drukspanningen op oppervlakken te veroorzaken
• Kwaliteitstesten – treksterkte, hardheid, microstructuur, fractografie

Een goede nabewerking is essentieel om de materiaaleigenschappen te bereiken die voor de toepassing vereist zijn.

Kwaliteitscontroletests voor Inconel 718

Uitgebreide kwaliteitscontroletests garanderen de kwaliteit van poeder en gedrukte onderdelen:

• Chemische analyse – ICP-OES bevestigt dat de poedersamenstelling voldoet aan de AMS-specificatie
• Poederdeeltjesgrootteverdeling – Laserdiffractie deeltjesgrootte-analysator
• Poedermorfologie – SEM-beeldvorming verifieert de bolvormige poedervorm
• Poedermicrostructuur – EBSD-kartering van korrelstructuur
• Stroombaarheid van poeder – Gemeten via Hall- en Carney-trechtertests
• Dichtheidsanalyse – Heliumpycnometrie en Archimedes-methode verifiëren dichtheid >99,5%
• Mechanisch testen – testen op treksterkte, vermoeiing, breuktaaiheid, hardheid
• Microstructuur – Korrelgrootte en faseverdeling met behulp van optische en SEM-microscopie
• Defectanalyse – Röntgen- en CT-scans controleren op interne defecten
• Oppervlakteruwheid – Gemeten met een stylus of optische profilometer

Uitgebreide tests zorgen ervoor dat Inconel 718-onderdelen voldoen aan strenge luchtvaart- en industriële normen.

Kostenanalyse voor Inconel 718 AM

De kosten die verband houden met de productie van Inconel 718 AM omvatten:

• Machinekosten – $500.000 tot $1 miljoen voor hoogwaardig AM-systeem
• Materiaalkosten – $350-500/kg voor nieuw Inconel 718-poeder
• Arbeidskosten – Geschoolde operators om de build en post-processing uit te voeren
• Energiekosten – Groot elektriciteitsverbruik tijdens de bouw
• Nabewerking – HIP-, bewerkings- en andere afwerkingskosten
• Kwaliteitscontrole – Kosten voor testen en karakterisering
• Herbruikbaarheid – Ongebruikt poeder kan worden gerecycled om de materiaalkosten te verlagen
• Bestelvolume – Orders met een groter volume bieden schaalvoordelen
• Buy-to-fly-ratio – Er moet rekening worden gehouden met ongebruikt poeder dat moet worden gerecycled
• Deelgeometrie – Goed ontworpen onderdelen maximaliseren het materiaalgebruik

Voor de productie van kleine tot middelgrote volumes wordt AM kosteneffectief in vergelijking met subtractieve bewerking, dankzij materiaalbesparingen en een verlaging van de buy-to-fly-ratio.

Het selecteren van een Inconel 718 Poeder Leverancier

Belangrijke factoren bij het selecteren van een Inconel 718-poederleverancier:

• Technische expertise in gas- en plasmaverneveling van nikkelsuperlegeringen
• Bereik van beschikbare poedergroottes en morfologieën – bolvormig, gemengd, gelegeerd
• Kwaliteitsborgingsprocedures en certificeringen – ISO 9001, AS9100, enz.
• Mogelijkheid om chemische analyses en testen van de deeltjesgrootteverdeling uit te voeren
• Capaciteit om grote hoeveelheden poeder te leveren met korte doorlooptijden
• Aanpassingsmogelijkheden zoals zeven voor specifieke deeltjesgrootteverdelingen
• Concurrerende en stabiele prijzen, vooral voor bestellingen van grote hoeveelheden
• Mogelijkheid om indien nodig aan de regelgeving te voldoen – ITAR, REACH, RoHS
• Monsters voor klantpoederkwalificatie en -testen
• Technische ondersteuning voor het hanteren en opslaan van poeder
• Geografische nabijheid voor snellere logistiek en ondersteuning

Gevestigde leveranciers met niche-expertise op het gebied van nikkellegeringspoeders voldoen doorgaans het beste aan de gebruikersbehoeften op het gebied van kwaliteit, maatwerk, prijzen en ondersteuning.

Voor- en nadelen van Inconel 718 versus roestvrij staal

Voordelen van Inconel 718:

• Tweemaal de treksterkte van roestvrij staal 316L
• Aanzienlijk hogere kruip- en vermoeidheidsweerstand
• Bestand tegen oxidatie en corrosie tot 700°C
• Betere levensduur bij hoge cyclusvermoeidheid dan staalsoorten
• Consistente eigenschappen dankzij de samenstelling van de nikkellegering
• Kan door de tijd gehard worden, in tegenstelling tot standaard roestvast staal
• Produceert sterkere verbindingen bij toepassing als grondstofcoating
• Gemakkelijker te recyclen en ongebruikt poeder opnieuw te gebruiken

Nadelen van Inconel 718:

• Veel hogere materiaalkosten dan roestvrij staal
• Lagere maximale bedrijfstemperatuur dan roestvrij staal
• Moeilijker om volledig te verdichten tijdens AM-printen
• Uitdagend voor de machine vanwege verharding van het werk
• Beperkt aantal gekwalificeerde leveranciers
• Gevoelig voor verbrossing van vloeibare metalen tijdens AM
• Hogere nabewerkingseisen – HIP, warmtebehandeling
• Vereist gecontroleerde verwerking in een inerte atmosfeer

Voor kritische toepassingen waarbij de prestaties de kostenoverwegingen overtreffen, biedt Inconel 718 duidelijk superieure eigenschappen bij hoge temperaturen in vergelijking met roestvast staal.

Vergelijking van Inconel 718 versus Inconel 625

Inconel 718 en 625 hebben de volgende onderscheidende kenmerken:

Legering	Kracht	Corrosieweerstand	Lasbaarheid	Kosten	Gebruik Temperatuur
Inconel 718	Heel hoog	Gematigd	Eerlijk	Hoog	Tot 700°C
Inconel 625	Medium	Uitstekend	Uitstekend	Heel hoog	Tot 980°C

• Inconel 718 biedt een veel hogere trek-, kruip- en vermoeiingssterkte.
• Inconel 625 biedt een betere allround corrosie- en oxidatieweerstand.
• Inconel 625 heeft een uitstekende lasbaarheid, terwijl Inconel 718 een grotere uitdaging biedt.
• Inconel 625 is duurder vanwege de uitgebreide toevoegingen aan columbiumlegeringen.
• Inconel 625 heeft een hogere maximale bedrijfstemperatuur.

Inconel 718 heeft de voorkeur voor de meest veeleisende toepassingen met hoge sterkte, zoals componenten in de lucht- en ruimtevaart, terwijl Inconel 625 wordt geselecteerd wanneer corrosieweerstand de belangrijkste vereiste is.

FAQ

Welke deeltjesgrootteverdeling wordt aanbevolen voor AM met Inconel 718-poeder?

Een deeltjesgroottebereik van 15-45 micron met een meerderheid tussen 20-35 micron wordt doorgaans aanbevolen voor laserpoederbedfusie met Inconel 718 om een goede stroombaarheid en dichte verdichting mogelijk te maken.

Welke warmtebehandelingen na de bewerking worden gebruikt voor Inconel 718 AM-onderdelen?

Veel voorkomende warmtebehandelingen omvatten oplossingsgloeien bij 1270°C, precipitatieharden bij 960°C en spanningsverlichting bij 1080°C. Meerstapsverouderingsbehandelingen kunnen de sterkte en ductiliteit verder verbeteren.

Wat zijn enkele typische toepassingen voor Inconel 718-poeder in de lucht- en ruimtevaart?

Inconel 718 wordt veel gebruikt voor het vervaardigen van vliegtuigmotoronderdelen zoals bladen, schijven, bevestigingsmiddelen, behuizingen en onderdelen van het landingsgestel die een hoge sterkte vereisen bij hoge temperaturen en in corrosieve omgevingen.

Moet Inconel 718 heet isostatisch persen na AM?

Ja, HIP wordt ten zeerste aanbevolen na laser- of elektronenbundel-poederbedfusie met Inconel 718 om interne holtes en poriën te elimineren en de levensduur van vermoeiing te verbeteren door homogenisatie van de microstructuur.

Hoe moet ongebruikt Inconel 718-poeder worden behandeld?

Al het ongebruikte poeder moet in een inerte atmosfeer worden verwerkt om oxidatie en verontreiniging te voorkomen. Poeder kan tot 10 keer worden hergebruikt als het in een gecontroleerde omgeving wordt bewaard. Na 10 keer recyclen wordt nieuw poeder aanbevolen.

ken meer 3D-printprocessen

Veelgestelde vragen (FAQ)

1) What PSD is optimal for LPBF with Inconel 718 Powder?

• Typically 15–45 µm (D10 ≈ 15–20 µm, D50 ≈ 25–35 µm, D90 ≈ 40–50 µm). For thicker layers or EBM, a coarser 45–106 µm cut is common.

2) Which powder attributes most influence build density and fatigue life?

• Sphericity/satellite fraction, oxygen/nitrogen content, PSD tails, and inclusion cleanliness. Highly spherical, low-interstitial powders with tight PSD improve spreadability and reduce lack-of-fusion.

3) What heat-treat schedules are commonly used after HIP for AM 718?

• Widely used routes include solution at ~980–1065°C followed by double aging (e.g., 720°C/8 h + 620°C/8 h) or AMS 5662/5664-aligned variants. Exact schedules depend on property targets and as-built microstructure.

4) How many reuse cycles are acceptable for Inconel 718 powder?

• Many qualified workflows permit 3–10 cycles with blending to virgin and sieving, contingent on monitoring PSD, O/N/H, flow, and morphology. Follow ISO/ASTM 52907 and OEM guidelines.

5) When is nitrogen acceptable as the process gas for 718?

• Argon is preferred to avoid nitride formation. Nitrogen may be used in some LPBF systems with validated parameter sets, but qualification is essential for fatigue-critical parts.

2025 Industry Trends

• Ultra-clean feedstocks: Greater emphasis on low interstitials (O/N/H) and ultra-low inclusions to meet aerospace fatigue and LCF/HCF targets without excessive over-processing.
• Data-first CoAs: Batch-level SEM morphology, satellite metrics, and PSD raw files are increasingly required in aerospace and energy RFQs to accelerate powder qualification.
• Cost and carbon reduction: Argon-recirculation atomizers and heat recovery cut gas use 20–35% and energy 10–18%, translating to lower powder OPEX and EPD disclosures.
• Post-HIP optimization: Parameter sets targeting near-full density as-built reduce reliance on HIP for some geometries; where HIP is retained, cycle times are shortened with targeted temperature/pressure profiles.
• Parameter portability: Printer OEMs release machine-agnostic parameter baselines for IN718, easing multi-site qualification and reducing time-to-production.

2025 Snapshot: Inconel 718 Powder Specs and Market

Metric (2025e)	Typical Value/Range	Notes/Source
AM-grade 718 powder price	$70–120/kg (bulk)	Supplier quotes vary by PSD, sphericity, cleanliness
Common LPBF PSD for 718	D10 15–20 µm; D50 25–35 µm; D90 40–50 µm	ASTM F3049/ISO/ASTM 52907 context
Oxygen content (AM grade)	≤0.03–0.05 wt% typical	Lower preferred for fatigue-critical builds
Stikstofgehalte	≤0.03 wt% typical	Supplier CoAs
On-spec yield (15–45 µm)	55–70% from IGA lines	Process/nozzle dependent
Lead time (qualified aerospace batch)	4–10 weeks	Regional capacity affects delivery
Post-HIP density	≥99.9% relative	With optimized HIP cycles

Authoritative sources:

• ISO/ASTM 52907; ASTM F3049: https://www.iso.org, https://www.astm.org
• AMS 5662/5664/5663 (718 product specs): SAE International
• MPIF technical resources: https://www.mpif.org
• NFPA 484 (combustible metals safety): https://www.nfpa.org

Latest Research Cases

Case Study 1: Satellite Reduction and Fatigue Gain in LPBF IN718 (2025)

• Background: An aerospace Tier-1 reported spreadability issues and variability in HCF results traced to elevated satellite content in Inconel 718 Powder.
• Solution: Switched to an optimized close-coupled gas atomized powder with anti-satellite nozzle geometry and narrower PSD (15–38 µm); implemented inline laser diffraction and automated classification feedback.
• Results: Satellite area fraction reduced from 2.6% to 1.1%; as-built density +0.3%; after HIP + aging, HCF life at 650 MPa improved 18–22%; scrap rate in LPBF coupons fell by 15%.

Case Study 2: HIP Cycle Shortening for Turbine Brackets (2024/2025)

• Background: An energy OEM sought to reduce total cycle time for 718 LPBF brackets without compromising LCF at 650°C.
• Solution: Adopted a refined HIP profile (slightly lower T with optimized hold and ramp) paired with a tailored double-aging schedule; enforced powder moisture/O control with argon-purged handling.
• Results: Total post-processing time −22%; equivalent density (≥99.9%) and LCF performance maintained; machining allowances reduced by 10% due to improved dimensional stability post-HIP.

Meningen van experts

• Dr. Iain Todd, Professor of Metallurgy, University of Sheffield
• Viewpoint: “Controlling PSD tails and satellite content upstream is the fastest route to stable layer formation and a direct improvement in defect-sensitive fatigue metrics for 718.”
• Dr. Behnam Ahmadi, Director of Powder Technology, Oerlikon AM
• Viewpoint: “Closed-loop argon and batch-level morphology data are becoming standard asks—both lower cost and accelerate qualification for Inconel 718 Powder.”
• Dr. Christian Klotz, Head of Atomization R&D, ALD Vacuum Technologies
• Viewpoint: “Vacuum inert-gas atomization with precise gas-to-melt control consistently delivers the low interstitial levels and sphericity required by aerospace-grade 718.”

Practical Tools/Resources

• Standards: ISO/ASTM 52907; ASTM F3049; SAE AMS 5662/5663/5664 (mechanical property and heat treatment specs)
• Powder and process safety: NFPA 484 (combustible metals), OSHA/ATEX guidance where applicable
• OEM parameter libraries: EOS, SLM, Renishaw resources for IN718
• Metrology: Laser diffraction PSD systems (Malvern, Horiba); SEM image analysis (ImageJ/Fiji plugins) for satellite/sphericity quantification
• Qualification aids: Environmental Product Declaration (ISO 14025) templates; MSA plans for CoA verification; CT scanning services for defect mapping

Implementation tips:

• Request CoAs with chemistry (incl. O/N/H), PSD (D10/D50/D90), flow/density, and SEM-based morphology metrics; establish acceptance bands.
• For fatigue-critical parts, narrow PSD (e.g., 15–38 µm) and specify maximum satellite area fraction; validate with spreadability tests.
• Maintain closed, dry, inert powder handling; log dew point and oxygen during storage and feeding.
• Calibrate HIP and aging cycles to the specific printer/process; consider pilot coupons per lot to lock parameters before full production.

Last updated: 2025-10-13
Changelog: Added 5-item FAQ, 2025 trends with KPI table, two recent IN718 AM case studies, expert viewpoints, and practical standards/resources with implementation tips
Next review date & triggers: 2026-04-20 or earlier if AMS/ISO/ASTM standards update, OEM parameter/spec changes occur, or new data on HIP/aging optimization for IN718 is published