Proszek glinku niklu

Przegląd proszku glinku niklu

Proszek glinku niklu to związek międzymetaliczny składający się z atomów niklu (Ni) i aluminium (Al) w przybliżonym stosunku 1:1. Charakteryzuje się wysoką wytrzymałością i twardością, doskonałą odpornością na korozję i utlenianie w wysokich temperaturach, niską gęstością i dobrą odpornością na zużycie.

Proszki glinku niklu są wytwarzane przez atomizację gazową lub wodną wstępnie stopionych wlewków zawierających nikiel 35-65% i zrównoważone aluminium. Proszki mają kulistą morfologię z gładką powierzchnią i kontrolowanym rozkładem wielkości cząstek.

Kluczowe właściwości i zastosowania proszku glinku niklu:

Skład:

• Nikiel: 35-65%
• Aluminium: Równowaga

Właściwości:

• Wysoka wytrzymałość i twardość w temperaturze pokojowej i podwyższonej
• Niska gęstość (5,3 - 6,2 g/cc)
• Dobra odporność na korozję
• Doskonała odporność na utlenianie do ~1000°C
• Dobra przewodność cieplna i odporność na szok termiczny
• Niski współczynnik rozszerzalności cieplnej

Zastosowania:

• Metalurgia proszków - elementy spiekane
• Powłoki natryskiwane termicznie
• Produkcja addytywna

Formy produktu: Sferyczny proszek rozpylany gazowo

Rozmiary cząstek: 10 - 150 mikronów

Standardy: ASTM B951, UNS N07041, inne specyfikacje niestandardowe

Rodzaje proszku glinku niklu

Związki międzymetaliczne glinku niklu występują w kilku fazach o różnych stosunkach niklu do glinu i strukturach krystalicznych. Typowe rodzaje obejmują:

Rozpylane gazowo wstępnie stopione proszki glinku niklu mają zazwyczaj prawie równy stosunek Ni:Al, aby utworzyć fazę NiAl B2 w gotowym komponencie. Odchylenia od składu 1:1 powodują powstawanie mieszanych mikrostruktur NiAl + Ni3Al lub NiAl + NiAl3 po spiekaniu/konsolidacji.

Proces produkcji

Proszki glinku niklu są wytwarzane przez atomizację w gazie obojętnym stopionych indukcyjnie wlewków Ni-Al zawierających 35-65 wt% Ni. Proces obejmuje:

1. Topienie - Ni i Al są topione indukcyjnie w atmosferze obojętnej/próżniowej.
2. Atomizacja - Gaz obojętny pod wysokim ciśnieniem (N2, Ar) rozbija stopiony strumień na drobne kropelki.
3. Zestalanie - Krople szybko zestalają się w kuliste cząstki proszku.
4. Odbiór - rozpylony proszek zebrany w komorze i sklasyfikowany według wielkości cząstek.

Kluczowe parametry procesu:

• Krytyczna kontrola składu stopu wzorcowego
• Topienie indukcyjne w atmosferze obojętnej w celu zminimalizowania wychwytywania tlenu/azotu
• Ciśnienie i natężenie przepływu gazu atomizującego wpływa na rozkład wielkości cząstek
• Szybkie tempo krzepnięcia tworzy drobnoziarnistą mikrostrukturę

Właściwości proszek glinku niklu

Proszki glinku niklu i skonsolidowane komponenty wykazują szereg unikalnych właściwości, dzięki czemu nadają się do zastosowań o wysokiej wydajności:

Wyjątkowy stosunek wytrzymałości do gęstości i możliwości pracy w wysokich temperaturach sprawiają, że materiały te są atrakcyjną alternatywą dla konwencjonalnych superstopów niklu i kobaltu w zastosowaniach lotniczych, motoryzacyjnych, kosmicznych i energetycznych.

Zastosowania proszku glinku niklu

Unikalne możliwości proszków glinku niklu prowadzą do różnorodnych zastosowań w różnych branżach:

Metalurgia proszków

• Elementy konstrukcyjne dla przemysłu lotniczego i motoryzacyjnego
• Łopatki turbin, tarcze, wały, obudowy
• Czujniki do pracy w ekstremalnych warunkach

Powłoki natryskiwane cieplnie

• Powłoki ochronne dla łopatek i kierownic turbin
• Wykładziny komory spalania
• Odporność na utlenianie/korozję w wysokiej temperaturze

Wytwarzanie przyrostowe

• Złożone geometrie niewykonalne przez odlewanie
• Krótszy czas realizacji i niższe koszty w porównaniu z obróbką skrawaniem
• Komponenty do silników lotniczych i płatowców

Inne aplikacje

• Pomoce do łączenia, połączenia
• Opakowania elektroniczne
• Katalizatory

Niektóre zalety w porównaniu z konkurencyjnymi materiałami:

Glinek niklu przewyższa te konwencjonalne stopy w najtrudniejszych warunkach w krytycznych zastosowaniach inżynieryjnych.

Specyfikacje proszku glinku niklu

Rozpylane gazowo proszki glinku niklu są dostępne w różnych standardowych i niestandardowych specyfikacjach dostosowanych do wymagań użytkownika końcowego:

Kompozycje

Rozkłady wielkości cząstek

Standardy specyfikacji rozmiaru

• ASTM B214: Standardowy system klasyfikacji i analiza rozmiarów
• DIN 51902: Analiza sitowa strumienia powietrza
• ISO 13318-1: Analiza wielkości cząstek metodą dyfrakcji laserowej

Wymagania chemiczne

• ASTM B951: Specyfikacja podstawowa dla proszków międzymetalicznych NiAl
• Inne wymagania chemiczne specyficzne dla danego zastosowania

Specyfikacja stanu

• ASC PS7: Sferyczne proszki rozpylane gazowo
• Inne niestandardowe warunki, takie jak rozpylanie gazu obojętnego, wysoka czystość itp.

Dostawcy i ceny proszku glinku niklu

Do wiodących światowych dostawców proszków glinku niklu należą:

Wycena

• Koszt za kg waha się od $50 do $300 w zależności od stopu, wielkości proszku i jakości.
• Małe partie poniżej 50 kg są znacznie droższe (~2-5x) niż ilości masowe.
• Obniżone ceny dla długoterminowych umów na dostawy
• Ekonomiczne ceny dla gatunków rozwojowych o niższej czystości

Produkcja na zamówienie

• Kilku producentów kontraktowych świadczy niestandardowe usługi atomizacji
• MOQ około 500-1000 kg
• Czas realizacji zamówienia wynosi zazwyczaj 12-16 tygodni

Przewodnik zakupowy

Kluczowe kwestie przy wyborze dostawcy proszku glinku niklu:

Czynniki techniczne

• Skład stopu dostosowany do zastosowania
• Kształt i rozkład wielkości cząstek
• Czystość chemiczna i mikrostruktura
• Spójność między partiami
• Certyfikaty jakości

Czynniki handlowe

• Ceny dla specyfikacji proszku
• Minimalna ilość zamówienia
• Czas realizacji zamówień
• Długoterminowe umowy na dostawy
• Proces kontroli zmian

Możliwości dostawcy

• Doświadczenie i reputacja w branży
• Wiedza techniczna i obsługa klienta
• Zdolność produkcyjna i skalowalność
• Usługi dostosowywania
• Zarządzanie zapasami i zapasami buforowymi

Kupujący muszą ocenić zarówno jakość produktu, jak i czynniki biznesowe przy pozyskiwaniu proszków glinku niklu do krytycznych programów.

proszek glinku niklu Plusy i minusy

Zalety

• Wysoki stosunek wytrzymałości do wagi
• Doskonałe właściwości w wysokich temperaturach
• Dobra odporność na warunki środowiskowe
• Możliwość produkcji w kształcie zbliżonym do siatki
• Korzystna struktura kosztów

Wady

• Gorsza ciągliwość/twardość w temperaturze pokojowej
• Podatność na kruchość środowiskową
• Złożone przetwarzanie termomechaniczne
• Kontrola stechiometrii stanowi wyzwanie
• Ograniczeni dostawcy i wysokie MOQ

W przypadku zastosowań w ekstremalnych temperaturach, możliwości glinku niklu równoważą zwiększoną złożoność przetwarzania i koszty.

Najczęściej zadawane pytania

P: Jaki jest wzór chemiczny glinku niklu?

O: Stechiometryczny związek międzymetaliczny ma wzór chemiczny NiAl. Istnieją inne fazy bogate w nikiel i aluminium o wzorach takich jak Ni3Al i NiAl3.

P: Czy glinek niklu jest ferromagnetyczny?

O: Nie, w przeciwieństwie do czystego niklu metalicznego, glinek niklu ma znikomy ferromagnetyzm w swojej równowagowej mikrostrukturze. Jednak niektóre fazy nierównowagowe powstałe podczas przetwarzania mogą wykazywać tymczasowy ferromagnetyzm.

P: Jaka jest temperatura topnienia glinku niklu?

O: 1638°C to temperatura topnienia równowagi fazy NiAl. Temperatura topnienia zmniejsza się dla bogatych w nikiel i aluminium odchyleń od tego składu.

P: Jakie są typowe zastosowania glinku niklu?

O: Główne zastosowania to strukturalne części do metalurgii proszków, komponenty do produkcji addytywnej, powłoki natryskiwane termicznie, katalizatory i opakowania elektroniczne. Zastosowania wykorzystują doskonałe właściwości mechaniczne i odporność na środowisko w wysokich temperaturach do 1000°C.

P: Jakie branże wykorzystują stopy glinku niklu?

O: Przemysł lotniczy i kosmiczny jest największym odbiorcą komponentów do silników lotniczych i rakietowych. Inne główne branże to wytwarzanie energii, motoryzacja/wyścigi, przetwórstwo chemiczne oraz ropa i gaz.

P: Jak powstaje proszek glinku niklu?

O: Atomizacja gazowa to konwencjonalny proces, w którym strumień stopionego stopu NiAl jest dezintegrowany przez strumienie gazu obojętnego pod wysokim ciśnieniem na drobne kuliste cząstki proszku, które szybko się zestalają. Na mniejszą skalę stosowana jest również atomizacja wodna.

P: Dlaczego glinek niklu nie jest szerzej stosowany?

O: Wyzwania związane z opracowaniem złożonej obróbki termomechanicznej w celu osiągnięcia odpowiedniej ciągliwości/twardości i kontrolowania precyzyjnej stechiometrii ograniczyły bardziej powszechne zastosowanie strukturalne. Koszty są również wyższe niż w przypadku konkurencyjnych stopów.

P: Jaka jest różnica między niklem a glinkiem niklu?

O: Czysty nikiel jest metalem, podczas gdy glinek niklu jest związkiem międzymetalicznym. Nikiel jest twardszy, ale słabszy w wysokich temperaturach. Glinek niklu ma doskonałą wytrzymałość w podwyższonej temperaturze, twardość i odporność na warunki środowiskowe.

Wnioski

Dzięki atrakcyjnemu stosunkowi wydajności wysokotemperaturowej do masy, glinek niklu umożliwia tworzenie lżejszych, bardziej wydajnych komponentów w wymagających zastosowaniach w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym, energetycznym i przemysłowym.

Pomimo tego, że produkcja jest droższa i trudniejsza niż w przypadku tradycyjnych stopów, ciągłe badania i rozwój rozszerzają zakres zastosowań glinku niklu - pozwalając inżynierom na przekraczanie granic w silnikach, płatowcach, zespołach napędowych i procesach nowej generacji.

poznaj więcej procesów druku 3D