Przewodnik inżyniera po proszkach metali ogniotrwałych

Ogniotrwałe proszki metali umożliwiają produkcję addytywną niezwykle odpornych na ciepło stopów, nieporównywalnych z innymi materiałami. Niniejszy przewodnik obejmuje składy proszków ogniotrwałych, specyfikacje cząstek, dane dotyczące właściwości, ceny i porównania w celu informowania o decyzjach dotyczących zakupów.

Wprowadzenie do proszków metali ogniotrwałych

Kluczowe możliwości oferowane przez proszki ogniotrwałe obejmują:

• Odporność na ekstremalnie wysokie temperatury
• Zachowują wysoką wytrzymałość w ekstremalnych temperaturach
• Odporność na odkształcenia pełzające i pękanie

Powszechnie stosowane stopy to:

• Ciężkie stopy wolframu, takie jak W-Ni-Cu
• Stop molibdenu TZM
• Proszki tantalu

Niniejszy przewodnik zawiera wskazówki dotyczące wyboru proszków ogniotrwałych:

• Kompozycje stopowe i metody produkcji
• Dane testowe właściwości mechanicznych
• Zalecenia dotyczące rozkładu wielkości cząstek
• Morfologia, gęstość i charakterystyka przepływu
• Szacunkowe ceny na podstawie wolumenu zamówień
• Porównanie odporności na utlenianie i korozję
• Plusy i minusy w stosunku do form stałych
• Często zadawane pytania dotyczące optymalizacji parametrów drukowania

Kompozycje proszków metali ogniotrwałych

Tabela 1 Pokazuje skład proszków metali ogniotrwałych według podstawowych dodatków pierwiastków z pewnymi zmianami w zależności od wariantu stopu:

Stop	Główne pierwiastki stopowe
Ciężki stop wolframu	W, Ni, Cu, Fe
Molibden TZM	Mo, Ti, Zr
Tantal	Ta

Niewielkie dodatki węgla, potasu, krzemu i boru również stabilizują mikrostruktury i rozmiary ziaren dostosowane do odporności na pełzanie w wysokich temperaturach w zależności od warunków pracy.

Właściwości mechaniczne i metody testowania

Tabela 2 przedstawia typowe minimalne właściwości mechaniczne spełniane przez ogniotrwałe stopy proszków metali, przy czym rzeczywiste wartości różnią się w zależności od geometrii konstrukcji, obróbki końcowej i obróbki cieplnej:

Stop	Gęstość	**Wytrzymałość na rozciąganie	Metoda badania
Ciężki stop wolframu	18 g/cc	550 MPa	ASTM E8
Molibden TZM	10,2 g/cc	485 MPa	ASTM E8
Tantal	16,6 g/cm3	207 MPa	ASTM E8

Dokładna weryfikacja właściwości dostarczonej partii proszku w odniesieniu do certyfikatów poprzez pobieranie próbek w celu zapewnienia spójności.

Zalecenia dotyczące wielkości cząstek metali ogniotrwałych

Tabela 3 przedstawia typowe rozkłady wielkości cząstek stosowane w wysokiej jakości proszkach ogniotrwałych:

Zakres rozmiarów	Typowa siatka	Wspólny zakres drukowania
Dobrze	-325 mesh	15-45 mikronów
Standard	-100 mesh	149 mikronów
Gruboziarnisty	-60 +100 mesh	250 mikronów

Inne ważne właściwości proszku:

• Sferyczna morfologia cząstek
• Dobre prędkości przepływu przekraczające 30 s czasu lejka w hali
• Gęstość pozorna w granicach 5% gęstości rzeczywistej
• Niska zawartość tlenu i wilgoci

Równowaga między wysoką płynnością proszku a potrzebami związanymi z rozdzielczością druku dzięki doborowi wielkości i rozkładu cząstek.

Morfologia, gęstość i właściwości płynięcia proszku

Tabela 4 porównuje właściwości proszku między ogólnymi poziomami jakości, które wpływają na odporność procesu drukowania:

Parametr	Wysokiej jakości proszek	Proszek dla początkujących
Morfologia	Wysoce sferyczny	Poszarpane, nieregularne
Przepływ	Przepływ Halla > 35s dla 50g	Przepływ Halla < 25 s dla 50 g
Gęstość pozorna	> 90% gęstość rzeczywista	Często <80% gęstość rzeczywista
Zawartość wilgoci	<0,01%	>0,02%

Słabe właściwości proszku wymagają intensywnej regulacji parametrów w celu uzyskania wysokiej jakości druku, co zmniejsza produktywność.

Ceny proszków metali ogniotrwałych

Tabela 5 przedstawia przybliżone ceny proszków ogniotrwałych w normalnych warunkach rynkowych:

Wielkość zamówienia	Szacunkowa cena
10 kg	$450+/kg
100 kg	$275+/kg
500+ kg	$200+/kg
1000+ kg	Zniżki na podklucze

• Stopy premium mają wyższe ceny bazowe
• Zamówienia zbiorcze powyżej 500 kg umożliwiają obniżenie ceny >40%
• Rzeczywiste ceny rynkowe powiązane z indeksami towarowymi
• Dokładna weryfikacja rzeczywistej wydajności w porównaniu z użytecznymi frakcjami od dostawców.

Właściwości odporności na utlenianie i korozję

Ogniotrwałe proszki metali oferują wyjątkowo wysoką temperaturę topnienia i stabilność w środowiskach utleniających:

Tabela 6

Stop	Temperatura topnienia	Odporność na utlenianie
Ciężki stop wolframu	1400°C	Doskonały
Molibden TZM	2600°C	Doskonały
Tantal	2996°C	Ekstremalny

Właściwości te wynikają z wysokiej zawartości chromu, aluminium i krzemu, które tworzą trwałe bariery tlenkowe zapobiegające utracie materiału nawet w ekstremalnych temperaturach zbliżonych do temperatury topnienia.

Plusy i minusy: proszek a formy stałe

Tabela 7

	Zalety	Wady
Proszek metalu ogniotrwałego	Złożone geometrie	Wyższy koszt
Doskonała wytrzymałość w wysokich temperaturach	Przetwarzanie końcowe
Redukcja wagi	Optymalizacja parametrów
Ogniotrwały Metal Solid	Niższy koszt	Ograniczenia kształtu
Dostępność	Bardzo ciężki
Obrabialność	Odpady materiałowe

Ogólnie rzecz biorąc, proszki ogniotrwałe uzasadniają premię w przypadku złożonych elementów o małej objętości, w których odporność termiczna ma kluczowe znaczenie. Standardowe formy produktów młynarskich oferują przystępne ceny dla prostych kształtów w dużych ilościach.

Strategiczne łączenie form zaopatrzenia zmniejsza ogólne koszty programu.

Najczęściej zadawane pytania

Tabela 8 - Często zadawane pytania:

FAQ	Odpowiedź
Czy powinienem przeglądać raporty z testów?	Tak, walidacja danych certyfikacyjnych wskazuje na jakość proszku
Jakiego rozmiaru cząsteczek proszku powinienem użyć?	Rozdzielczość i przepływ balansów 15-45 mikronów
Co wpływa na spójność?	Metoda produkcji wpływa na zmienność - najlepsze jest topienie próżniowe
Ile powinienem początkowo kupić?	Zacznij od niewielkiej kwoty, kupuj więcej, gdy proces zostanie zweryfikowany

Tabela 9 - Porady skoncentrowane na zastosowaniach:

FAQ	Odpowiedź
Jak zoptymalizować komponenty dyszy rakiety?	Do drukowania kanałów o grubości poniżej 2 mm należy używać bardzo drobnych proszków W lub Mo o grubości <10 mikronów.
Która metoda przetwarzania końcowego obniża porowatość?	Prasowanie izostatyczne na gorąco w atmosferze obojętnej chroni przed utlenianiem
Który stop ogniotrwały maksymalizuje odporność na pełzanie?	Rozważenie dodatków potasu, krzemu i boru w ciężkich stopach wolframu w oparciu o temperatury robocze
Jak należy dostosować parametry, aby uzyskać bardzo dokładną rozdzielczość funkcji?	Spowolnienie prędkości skanowania, zwiększenie odstępów między kreskowaniami, stosowanie najmniejszych grubości warstw, na jakie pozwala maszyna.

poznaj więcej procesów druku 3D