Proszek ze stopu niklu 52

Proszek Nickel Alloy 52, znany również jako proszek Nicrofer 5220h lub 2.4631, to proszek ze stopu niklowo-chromowego stosowany w produkcji addytywnej i druku 3D z metalu. Stop ten wyróżnia się wysoką wytrzymałością w połączeniu z wyjątkową odpornością na korozję i utlenianie w podwyższonych temperaturach.

Przegląd proszku ze stopu niklu 52

Proszek Nickel Alloy 52 ma następujące kluczowe właściwości:

• Skład: Nikiel, chrom, żelazo, molibden
• Wytrzymałość na wysokie temperatury i odporność na pełzanie
• Doskonała odporność na korozję i utlenianie
• Używany do wytwarzania przyrostowego, drukowania 3D
• Zastosowania w lotnictwie, energetyce, przetwórstwie chemicznym

Tabela 1: Właściwości proszku stopu niklu 52

Tabela 2: Rozmiary proszku stopu niklu 52

Tabela 3: Ceny proszku stopu niklu 52

Skład proszku ze stopu niklu 52

Skład stopu niklu 52 składa się głównie z niklu oraz znacznych ilości chromu, żelaza i niewielkiego procentu molibdenu.

Nikiel jest głównym pierwiastkiem, który stanowi równowagę składu po innych pierwiastkach stopowych. Nikiel nadaje odporność na korozję, plastyczność i właściwości mechaniczne w wysokich temperaturach.

Chrom (Cr) stanowi proszek 22% ze stopu niklu 52. Dodatek chromu znacznie zwiększa odporność na utlenianie i korozję. Zapewnia również wzmocnienie roztworu stałego.

Żelazo (Fe) jest dodawany do 22% w celu poprawy wytrzymałości w wysokich temperaturach poprzez wzmocnienie roztworu stałego bez pogorszenia plastyczności lub urabialności.

Molibden (Mo) stanowi 3% składu stopu. Molibden dodatkowo poprawia wytrzymałość w podwyższonej temperaturze, odporność na pełzanie i stabilność stopu.

Ten zoptymalizowany skład chemiczny sprawia, że proszek Nickel Alloy 52 wykazuje wyjątkowe połączenie wytrzymałości w wysokich temperaturach, odporności na pełzanie, spawalności i odporności na korozję/utlenianie.

Właściwości i charakterystyka

Stop niklu 52 wyróżnia się imponującymi właściwościami mechanicznymi w połączeniu z doskonałą odpornością na korozję i utlenianie w wysokich temperaturach, jak podsumowano poniżej:

Wysoka wytrzymałość: Proszek ze stopu niklu 52 może osiągnąć wytrzymałość na rozciąganie przekraczająca 1000 MPa oraz granica plastyczności powyżej 450 MPa w temperaturze pokojowej. Oznacza to, że drukowane części mają bardzo wysoką wytrzymałość, zdolną wytrzymać duże obciążenia mechaniczne.

Dobra ciągliwość: Pomimo wysokiej wytrzymałości, stop niklu 52 nadal zachowuje przyzwoite wydłużenie 30-35%, zapewniając pewną elastyczność i odporność na pękanie.

Doskonała odporność na pełzanie: Stop charakteryzuje się wyjątkową wytrzymałością na pełzanie w temperaturze do 850°C dzięki wzmocnieniu w roztworze stałym i tworzeniu osadów. Zapewnia to odporność na odkształcenia przy długotrwałym obciążeniu.

Odporność na zmęczenie termiczne i cykliczne zmiany temperatury: Proszek Nickel Alloy 52 może wytrzymać szybkie cykle nagrzewania i chłodzenia bez pęknięć lub przedwczesnych uszkodzeń. Ma to kluczowe znaczenie dla komponentów narażonych na wahania temperatury.

Odporność na korozję: Wysoka zawartość chromu i molibdenu zapewnia wyjątkową odporność na korozję wżerową i szczelinową w środowiskach utleniających, obojętnych i redukujących do temperatur przekraczających 1000°C.

Odporność na utlenianie: Bardzo przylegająca, bogata w chrom warstwa tlenku chroni materiał przed uszkodzeniami spowodowanymi utlenianiem w środowisku powietrza o temperaturze do 1100°C. Jest ona odporna na utlenianie nawet po długim okresie eksploatacji.

Ogólnie rzecz biorąc, połączenie wytrzymałości, plastyczności, odporności na pełzanie oraz odporności na korozję/utlenianie w ekstremalnych temperaturach sprawia, że stop niklu 52 jest wszechstronnym, wysokowydajnym materiałem do druku 3D w technologii AM i fuzji w złożu proszkowym.

Zastosowania proszku ze stopu niklu 52

Stop niklu 52 jest wykorzystywany w krytycznych zastosowaniach w przemyśle lotniczym, energetycznym, przetwórstwie chemicznym i innych branżach o trudnych warunkach środowiskowych, w których odporność na ekstremalne temperatury i korozję wpływa na żywotność i bezpieczeństwo komponentów.

Tabela 4: Zastosowania proszku Nickel Alloy 52 w różnych sektorach

Niektóre konkretne zastosowania obejmują:

• Elementy silników lotniczych, takie jak łopatki, dysze, obudowy i osłony
• Części gorących sekcji przemysłowych turbin gazowych
• Dysze silników rakietowych
• Rury wymienników ciepła dla rafinerii chemicznych i platform wiertniczych
• Zawory i sprzęt do przetwarzania żrących chemikaliów
• Elementy układu wydechowego i turbosprężarki w silnikach okrętowych

Możliwość drukowania 3D skomplikowanych, konfigurowalnych geometrii, które w innym przypadku byłyby niemożliwe do wykonania w konwencjonalny sposób, dodatkowo rozszerza potencjalne zastosowania stopu niklu 52 w różnych branżach.

Druk 3D z metalu przy użyciu proszku ze stopu niklu 52

Proszek ze stopu niklu 52 jest stosowany głównie jako materiał wsadowy w procesach produkcji dodatków metalowych opartych na syntezie w złożu proszkowym (PBF), w tym selektywnym topieniu laserowym (SLM) i bezpośrednim spiekaniu laserowym metali (DMLS).

Typowy proces drukowania 3D obejmuje:

1. Rozprowadzanie jednolitej warstwy proszku Nickel Alloy 52 na platformie roboczej
2. Selektywne topienie proszku w celu zestalenia przekroju poprzecznego za pomocą lasera
3. Opuszczanie platformy i rozprowadzanie nowej warstwy proszku
4. Powtarzanie warstwa po warstwie aż do ukończenia części

Tabela 5: Typowe parametry druku 3D dla proszku stopu niklu 52

Doskonała płynność i wysoka gęstość proszku Nickel Alloy 52 umożliwia równomierne rozprowadzanie wraz z dobrą absorpcją i zatrzymywaniem energii lasera, co skutkuje doskonałą drukownością.

Odpowiednia obróbka wyżarzania łagodzi naprężenia wewnętrzne powstające w wyniku szybkiego krzepnięcia nieodłącznie związanego z procesami AM, umożliwiając częściom metalowym spełnienie wymagań projektowych.

W porównaniu do odlewania/kucia, zalety produkcji addytywnej komponentów ze stopu niklu 52 obejmują:

• Złożone geometrie niemożliwe w inny sposób
• Zmniejszona liczba części montażowych dzięki skonsolidowanym projektom
• Krótszy czas projektowania
• Niższe koszty produkcji mniejszych partii
• Wysoki stosunek wytrzymałości do masy
• Doskonała powtarzalność między częściami

Należy jednak wziąć pod uwagę ograniczenia AM metalu:

• Wyższy koszt w przypadku dużych wolumenów produkcji
• Ograniczony maksymalny rozmiar obwiedni części
• Może być wymagana dodatkowa obróbka końcowa
• Anizotropowe właściwości materiału

Ogólnie rzecz biorąc, druk 3D zapewnia przełomowe korzyści w porównaniu z konwencjonalnymi technikami dla małych niszowych zastosowań, w których czynniki takie jak złożoność projektu, dostosowanie, koszty i czas realizacji mają kluczowe znaczenie.

Dostawcy proszku ze stopu niklu 52

Do wiodących światowych dostawców oferujących proszek Nickel Alloy 52 specjalnie do produkcji dodatków metalowych należą:

Tabela 6: Producenci proszków ze stopu niklu 52

Czynniki wyróżniające producentów proszków obejmują kontrolę jakości:

• Zgodność składu chemicznego z surowymi normami lotniczymi
• Sferoidalny rozkład kształtu cząstek
• Ścisłe procedury obsługi zapobiegające zanieczyszczeniu
• Dostępny zakres rozmiarów cząstek
• Spójna morfologia proszku z partii na partię

Dlatego dla drukarni 3D kluczowe znaczenie ma wybór niezawodnego dostawcy, który zapewnia pełną certyfikację jakości proszku Nickel Alloy 52 dostosowanego do ich dokładnych parametrów i wymagań procesu produkcji.

Koszty proszku ze stopu niklu 52

Proszki ze stopów niklu są droższe niż konwencjonalne proszki ze stali nierdzewnej ze względu na zastrzeżone kompozycje o wyższej zawartości niklu i chromu.