Proszek Inconel 718

Przegląd

Proszek Inconel 718 Inconel 718 to proszek ze stopu niklowo-chromowo-żelazowo-molibdenowego wykorzystywany głównie w produkcji addytywnej i zastosowaniach związanych z syntezą proszków metali. Niektóre kluczowe szczegóły dotyczące proszku Inconel 718 obejmują:

• Skład: Nikiel, chrom, żelazo, niob, molibden, tytan, aluminium
• Właściwości: Wysoka wytrzymałość, odporność na korozję, odporność na ciepło, spawalność
• Proces produkcji: Atomizacja gazowa
• Zakres wielkości cząstek: 15-45 mikronów
• Zastosowania: Komponenty lotnicze, łopatki turbin, oprzyrządowanie, formy, komponenty morskie
• Normy: AMS 5662, AMS 5664, ASTM B718

Skład Proszek Inconel 718

Proszek Inconel 718 ma następujący skład nominalny zgodnie z normami AMS 5662 i ASTM B718:

Element	Waga %
Nikiel (Ni)	50.0 – 55.0
Chrom (Cr)	17.0 – 21.0
Żelazo (Fe)	Równowaga
Niob (Nb)	4.75 – 5.5
Molibden (Mo)	2.8 – 3.3
Tytan (Ti)	0.65 – 1.15
Aluminium (Al)	0.2 – 0.8

Nikiel i chrom zapewniają odporność na korozję i utlenianie. Niob umożliwia wzmocnienie stopu przez wytrącanie. Żelazo jest głównym pierwiastkiem bazowym. Molibden, tytan i aluminium poprawiają właściwości mechaniczne w podwyższonych temperaturach.

Stosunek niklu, chromu i żelaza zapewnia optymalne wzmocnienie, podczas gdy dodatki Nb, Mo, Ti i Al zapewniają mechanizmy utwardzania i wytrącania. Kontrola składu w tych zakresach ma kluczowe znaczenie dla osiągnięcia docelowych właściwości materiału po obróbce.

Właściwości proszku Inconel 718

Niektóre z kluczowych właściwości proszku Inconel 718 to:

Tabela 1: Właściwości proszku Inconel 718

Nieruchomość	Opis
Gęstość	8,19 g/cm3
Temperatura topnienia	1260-1336°C
Przewodność cieplna	11,4 W/m-K przy 20°C
Moduł Younga	205 GPa
Współczynnik Poissona	0.294
Wytrzymałość na rozciąganie	1310 MPa
Wytrzymałość na rozciąganie	1495 MPa
Wydłużenie	12%

Gęstość, właściwości termiczne i mechaniczne sprawiają, że Inconel 718 nadaje się do wysokowydajnych części, które są w stanie wytrzymać ekstremalne warunki. Proces metalurgii proszków zachowuje drobnoziarnistą strukturę, co prowadzi do poprawy właściwości.

Wytrzymałość jest utrzymywana do temperatury ponad 700°C, przy zachowaniu odpowiedniej plastyczności i odporności na zmęczenie. Odporność na utlenianie chroni przed korozją do 980°C. Cechy te pozwalają stopowi Inconel 718 na pracę w zastosowaniach z ciężkimi cyklami termicznymi.

Rozkład wielkości cząstek proszku Inconel 718

Proszek Inconel 718 jest wytwarzany w procesie atomizacji gazowej w celu uzyskania kulistych cząstek o kontrolowanym zakresie wielkości. Typowe rozkłady wielkości cząstek to:

Tabela 2: Rozmiary cząstek proszku Inconel 718

Rozmiar cząstek (mikrony)	Dystrybucja (%)
15-25	62
25-45	30
45-63	8

Wąska dystrybucja zapewnia płynny przepływ proszku i równomierne topienie. Mniejsze cząstki sprzyjają lepszemu spiekaniu, podczas gdy większe poprawiają przepływ proszku. Średni rozmiar wynosi zazwyczaj 25-45 mikronów dla większości procesów wytwarzania przyrostowego pracujących z metalami.

Kontrolowanie kształtu i rozkładu wielkości cząstek umożliwia ich gęste upakowanie i efektywne łączenie warstwa po warstwie, co jest niezbędne w zastosowaniach związanych z drukiem 3D. Klasyfikatory przesiewające precyzyjnie sortują cząstki na partie o docelowych zakresach wielkości.

Proces produkcji proszku Inconel 718

Atomizacja gazowa jest najpopularniejszą metodą wytwarzania sferycznych proszków Inconel 718 odpowiednich do produkcji addytywnej. Etapy produkcji są następujące:

1. Topienie - Inconel 718 jest najpierw topiony indukcyjnie w atmosferze obojętnej.
2. Atomizacja - Strumień ciekłego metalu jest rozbijany na drobne kropelki za pomocą gazu obojętnego pod wysokim ciśnieniem (zwykle azotu lub argonu)
3. Solidyfikacja - Kropelki szybko stygną i zestalają się w proszek
4. Kolekcja - Rozpylone cząstki wpadają do komory zbiorczej
5. Przesiewanie - Proszki są przesiewane do określonych rozkładów wielkości cząstek

Proszki rozpylane gazowo mają wyższą czystość, bardziej jednolity skład, spójny kształt cząstek i minimalne satelity w porównaniu do proszków rozpylanych wodą. Gładka morfologia powierzchni poprawia przepływ proszku podczas przetwarzania.

Precyzyjna kontrola nad przepływem gazu, temperaturą i strumieniem stopionego metalu pozwala wytwarzać proszki o docelowej charakterystyce dostosowanej do procesów AM, takich jak laserowa fuzja złoża proszku, rozpylanie spoiwa i ukierunkowane osadzanie energii.

Zastosowania Proszek Inconel 718

Doskonała wytrzymałość i odporność na korozję w wysokich temperaturach sprawiają, że stop Inconel 718 nadaje się do produkcji krytycznych komponentów:

Tabela 3: Zastosowania proszku Inconel 718

Przemysł	Komponenty
Lotnictwo i kosmonautyka	Łopatki turbin, tarcze, komory spalania, obudowy, elementy złączne, koła zębate
Wytwarzanie energii	Części gorących sekcji turbin gazowych, łopatki, łopatki, elementy złączne
Ropa i gaz	Narzędzia wiertnicze, części głowicy odwiertu, zawory, pompy
Motoryzacja	Elementy turbosprężarki, zawory, kolektory wydechowe
Przetwarzanie chemiczne	Zbiorniki reaktora, rury wymiennika ciepła

Produkcja addytywna z wykorzystaniem proszku Inconel 718 jest idealna do wytwarzania złożonych, niestandardowych części o ulepszonych właściwościach mechanicznych i geometrii, które nie są możliwe w przypadku odlewania lub obróbki skrawaniem.

Specyfikacje i standardy

Produkty proszkowe Inconel 718 są zgodne z następującymi specyfikacjami:

Tabela 4: Specyfikacje dla proszku Inconel 718

Standard	Organizacja	Opis
AMS 5662	SAE	Skład chemiczny stopu niklu
AMS 5664	SAE	Gatunki stopów niklu w postaci rozpylonego proszku
ASTM B718	ASTM	Standard dla proszku niklowo-chromowo-żelazowego

Specyfikacje te określają dopuszczalne zakresy składu pierwiastkowego, procedury pobierania próbek, certyfikaty i metody testowania w celu określenia właściwości chemicznych i fizycznych.

Popularne specyfikacje rozmiarów to -100/+325 mesh, -140/+325 mesh i -230/+400 mesh zgodnie z ASTM B214.

Dostawcy proszku Inconel 718

Niektórzy wiodący globalni dostawcy z cenami to:

Tabela 5: Dostawcy i ceny proszku Inconel 718

Firma	Nazwy marek	Cena za kg
Sandvik	Osprey 718	$120-160
Technologia LPW	CL-20ES	$100-140
Praxair	718	$140-180
Technologia Carpenter	Niestandardowy 455® nierdzewny	$110-150
Erasteel	ERASTEEL718	$130-170

Ceny różnią się w zależności od wielkości zamówienia, zakresu wielkości cząstek, tolerancji kształtu i gwarancji składu partii. Duże zamówienia OEM otrzymują wyższe rabaty w porównaniu z małymi ilościami prototypów. Ceny geograficzne również zmieniają się w zależności od regionalnej dynamiki popytu i podaży.

Plusy i minusy Inconelu 718 w produkcji addytywnej

Tabela 6: Zalety i ograniczenia proszku Inconel 718

Plusy	Wady
Sprawdzony materiał z dużym doświadczeniem produkcyjnym	Wysoki koszt materiałów
Doskonała wytrzymałość w podwyższonych temperaturach	Niższa szybkość osadzania niż w przypadku stali
Dobra odporność na korozję i utlenianie	Podatność na pękanie przy braku kontroli procesu
Zachowuje nieruchomości w stanie powykonawczym	Wysokie naprężenia szczątkowe spowodowane szybkim krzepnięciem
Możliwe niestandardowe geometrie	Ograniczone rozmiary dla urządzeń AM
Szybsze iteracje projektu	Może być wymagane przetwarzanie końcowe

Inconel 718 jest droższy od stali nierdzewnej, ale może bezpiecznie pracować w temperaturze o 100°C wyższej. Chociaż drukuje się wolniej niż stal, wzrost wydajności uzasadnia koszty w przypadku zastosowań o wysokiej wartości w ekstremalnych warunkach.

Dzięki zoptymalizowanym parametrom AM, stop osiąga właściwości mechaniczne równoważne lub wyższe niż materiały odlewane i kute. Jednak przy wyższych szybkościach produkcji mogą pojawić się problemy z pękaniem. Systemy wielolaserowe pomagają zwiększyć produktywność.

Najczęściej zadawane pytania

P: Do czego służy stop Inconel 718?

O: Nadstop na bazie niklu Inconel 718 charakteryzuje się wyjątkową wytrzymałością w temperaturach do 700°C, odpornością na utlenianie i korozję. Jest szeroko stosowany w turbinach gazowych, silnikach lotniczych, reaktorach jądrowych, pompach, oprzyrządowaniu i innych krytycznych komponentach pracujących w ekstremalnych warunkach.

P: Czy Inconel 718 jest spawalny?

O: Inconel 718 jest spawalny! Ten nadstop, znany z wysokiej wytrzymałości i odporności na korozję nawet w ekstremalnych temperaturach, jest ulubionym materiałem w przemyśle lotniczym i energetycznym.

P: Jak powstaje Inconel 718?

O: Jest on zazwyczaj wytwarzany w procesie podwójnego topienia z wykorzystaniem próżniowego topienia indukcyjnego (VIM), a następnie próżniowego przetapiania łukowego (VAR), co zapewnia czysty materiał o wysokiej czystości.

P: Czy Inconel 718 może być obrabiany?

O: Tak, ale jest to trudne ze względu na jego wytrzymałość i właściwości utwardzające. Do efektywnej obróbki wymagane są specjalne narzędzia i techniki.

P: Jak Inconel 718 radzi sobie w ekstremalnych warunkach?

O: Jest wyjątkowo odporny na utlenianie i zachowuje swoją wytrzymałość nawet w bardzo wysokich temperaturach, dzięki czemu idealnie nadaje się do trudnych warunków.

P: Jaka jest różnica między stopem Inconel 718 a innymi stopami Inconel?

O: Każdy stop Inconel ma unikalny skład i właściwości. Inconel 718 jest szczególnie znany ze swojej wysokiej wytrzymałości i łatwości wytwarzania, w tym spawania, co nie jest tak proste w przypadku niektórych innych stopów Inconel.

poznaj więcej procesów druku 3D