Порошок инконеля: Полное руководство

Обзор порошка инконеля

Порошок Inconel относится к порошковой металлургии никель-хромовых сплавов суперсплавы торговой маркой Inconel. Порошки Inconel используются для аддитивного производства, литья металлов под давлением и других применений порошковой металлургии.

К числу основных свойств порошка Inconel относятся:

• Высокая прочность и твердость при повышенных температурах
• Отличная устойчивость к коррозии и окислению
• Хорошая свариваемость и обрабатываемость
• Высокий предел прочности при разрыве при ползучести
• Сохраняет прочность и вязкость при криогенных температурах

Порошки из инконеля выпускаются в виде сплавов различных марок, таких как Inconel 625, 718 и 939, отличающихся составом и характеристиками. Они могут использоваться для изготовления деталей, применяемых в аэрокосмической, химической, нефтегазовой, автомобильной и энергетической промышленности.

Основными видами продукции являются сферические порошки, распыляемые газом, и агломерированные и спеченные порошки. Технические характеристики включают гранулометрический состав, скорость потока, кажущуюся плотность и состав.

Виды порошков из инконеля

Порошок Inconel 625

Inconel 625 представляет собой никель-хром-молибденовый сплав, обладающий отличной коррозионной стойкостью и высокими прочностными характеристиками.

Типовой состав (масса %)

Никель	Хром	Молибден	Ниобий	Железо	Другое
58 мин	20-23	8-10	3.15-4.15	5 макс	1 макс.

Основные свойства:

• Сохраняет прочность при растяжении и ползучести при высоких температурах до 980°C
• Устойчивость к точечной и щелевой коррозии в хлоридных и других агрессивных средах
• Стойкость к окислению до 980°C

Приложения:

• Аэрокосмические компоненты, такие как кожухи двигателей, реверсы тяги
• Судовые компоненты, такие как валы, крепежные детали
• Оборудование для химической обработки
• Добыча и переработка нефти и газа

Порошок инконеля 718

Инконель 718 - это никель-хромовый сплав, упрочняющийся осаждением, обладающий превосходными свойствами при растяжении, усталости и ползучести при температурах до 700°C.

Типовой состав (масса %):

Никель	Хром	Железо	Ниобий	Молибден	Титан	Алюминий	Другое
50-55	17-21	Bal.	4.75-5.5	2.8-3.3	0.65-1.15	0.2-0.8	1 макс.

Основные свойства:

• Сохраняет прочность при температурах до 700°C
• Отличная коррозионная стойкость
• Хорошая свариваемость
• Высокая усталостная прочность и вязкость

Приложения:

• Аэрокосмические компоненты, такие как турбинные диски, проставки, валы
• Корпуса ракетных двигателей, рамы, крепеж
• Ядерные реакторы
• Криогенные резервуары для хранения

Порошок Inconel 939

Inconel 939 - закаливаемый осаждением суперсплав на основе никеля, предназначенный для повышения прочности на разрыв при ползучести при высоких температурах.

Типовой состав (масса %):

Никель	Кобальт	Хром	Вольфрам	Титан	Алюминий	Другое
Bal.	19-23	14.7-17	3.8-4.9	0.9-1.5	1.3-1.7	1,5 макс.

Основные свойства:

• Отличная прочность при ползучести до 1095°C
• Стойкость к окислению при длительной эксплуатации до 980°C
• Коррозионная стойкость в горячих газах
• Сохраняет прочность на разрыв при повышенных температурах

Приложения:

• Компоненты газовых турбин, такие как камеры сгорания, переходы
• Болты для паровых турбин, корпус
• Оборудование для термообработки
• Детали авиационных двигателей

Свойства порошка инконеля

Физические свойства

Недвижимость	Описание
Плотность	Варьируется в пределах 8,1-8,4 г/куб. см
Температура плавления	1315-1370°C
Теплопроводность	11-12,4 Вт/мК при 24°C
Тепловое расширение	12,5-13,5 x 10-6/°C при 20-100°C
Удельная теплота	0,435 Дж/г/°C при 20°C
Электрическое сопротивление	1,24-1,4 мкΩ.м при 20°C

Механические свойства

Недвижимость	Описание
Прочность на разрыв	760-1275 МПа
Предел текучести	550-1100 МПа
Удлинение	15-35%
Твердость	25-50 HRC
Модуль упругости	205-210 ГПа
Коэффициент Пуассона	0.29-0.31
Усталостная прочность	310-690 МПа

Химические свойства

• Отличная коррозионная стойкость в различных кислотах, щелочах, морской воде
• Хорошая стойкость к окислению и науглероживанию до 1095°C
• Стойкость к серной, фосфорной, органической кислотам

Области применения и способы использования порошка инконеля

Промышленность	Компоненты
Аэрокосмическая промышленность	Компоненты двигателей, детали планера, крепеж, втулки
Нефть и газ	Скважинные трубы, клапаны, устьевые детали, насосы
Химическая	Реакторные сосуды, теплообменники, конденсаторы, трубопроводы
Автомобильная промышленность	Клапаны, компоненты выхлопных систем, детали турбокомпрессоров
Мощность	Детали газовых турбин, детали для обработки угля/золы
Медицина	Хирургические имплантаты, протезы

Технические характеристики порошка инконеля

Распределение по размерам

Сетка	Микрометры
-140	менее 106
-100	150-106
-325	менее 45
-500	менее 32

Кажущаяся плотность

• Типичный диапазон - 2,5-4,5 г/куб. см.

Скорость потока

• Измерение степени свободы потока порошка
• Выражено в с/50 г
• Значения 25-35 с/50 г являются свободно текущими

Состав

• Соответствует спецификации AMS для марки сплава
• Анализ включает Ni, Cr, Fe, Nb, Mo, Ti, Al

Загрязнение

• Содержание кислорода ниже 0,1%
• Низкий уровень содержания серы, селена, свинца

Поставщики и ценообразование

Поставщик	Доступные оценки	Средний ценовой диапазон
Sandvik	625, 718, 939	$50-$150/кг
Met3dp	ин625, ин718, ин939, ин738	$75-$200/кг
Столярный порошок	625, 718, 939	$60-$180/кг
Hoganas	625, 718	$70-$250/кг

• Цены зависят от марки сплава, качества, размера партии.
• Экономия на масштабе при больших объемах производства
• Дополнительная обработка, такая как горячее изостатическое прессование, дегазация, увеличивает стоимость

Как выбрать порошок инконеля

Факторы, которые необходимо учитывать

Марка сплава

• Соответствие сплава рабочей температуре и необходимым свойствам
• 625 - коррозионная стойкость, 718 - прочность при 700°C, 939 - прочность при ползучести при 1095°C

Размер порошка

• Более мелкий порошок обеспечивает лучшее разрешение и качество поверхности
• Более крупный порошок для повышения скорости осаждения

Метод производства

• Газовое распыление, плазменно-вращательный электродный процесс (PREP) или другие

Стандарты качества

• Химический анализ, форма частиц, уровень загрязнения
• Сертификат ISO 9001 или AS9100

Размер партии и время выполнения заказа

• Снижение цен при больших объемах
• Заранее планируйте выполнение индивидуальных заказов

Метод применения

• Выбор порошка, совместимого с конкретным процессом AM или MIM

Постобработка

• Дополнительная термическая обработка, HIP, может изменить свойства

Рекомендации

• Для аддитивного производства порошок менее 45 мкм
• Для MIM следует использовать более крупные гранулометрические составы
• Получение образцов и пробных отпечатков перед закупкой больших партий
• Тесное сотрудничество с поставщиком порошков для согласования продукта с требованиями к детали
• Тщательно контролируйте обращение и хранение во избежание загрязнения или изменения состава порошка

Плюсы и минусы порошка инконеля

Преимущества

• Высокая прочность при повышенных температурах
• Отличная устойчивость к коррозии и окислению
• Хорошая свариваемость и обрабатываемость
• Сохраняет вязкость при криогенных температурах
• Может использоваться для изготовления сложных геометрических форм с помощью АМ
• Обработка порошковой металлургией позволяет получить стабильную тонкую микроструктуру

Недостатки

• Дороже сталей и алюминиевых сплавов
• Сложность работы и обработки
• Восприимчивость к растрескиванию под действием термических напряжений
• Трудно поддается литью без специальных приемов
• Ограниченное число поставщиков высококачественного порошка

Вопросы и ответы

Для чего используется порошок инконеля?

Порошок инконеля используется для изготовления деталей с исключительными высокотемпературными механическими свойствами и коррозионной стойкостью методом аддитивного производства или литья металлов под давлением. Распространенные области применения - аэрокосмическая, химическая, энергетическая, нефтегазовая и автомобильная промышленность.

В чем разница между порошками Inconel 625, 718 и 939?

Основные различия связаны с составом, что приводит к разным температурным возможностям:

• Инконель 625 обладает превосходной коррозионной стойкостью до 980°C
• Инконель 718 обеспечивает наивысшую прочность при температуре до 700°C
• Инконель 939 предназначен для обеспечения прочности при ползучести при экстремальных температурах до 1095°C

Какой размер частиц лучше всего подходит для АМ?

Для аддитивного производства с использованием порошков Inconel в порошковом слое рекомендуется диапазон размеров частиц 15-45 мкм. Более мелкие частицы размером менее 15 мкм могут вызвать проблемы с подачей и распределением. Частицы размером более 45 мкм могут снизить разрешение и качество обработки поверхности.

Требует ли порошок Inconel особого хранения или обращения?

Да, порошки инконеля легко окисляются и поглощают влагу, что может привести к изменению их свойств и характеристик текучести. Они требуют хранения в герметичных контейнерах с инертным газом или в вакууме. При обращении с ними следует минимизировать контакт с воздухом.

Какая последующая обработка требуется после АМ с использованием Inconel?

После аддитивного производства с использованием порошков Inconel обычно требуются такие процессы, как горячее изостатическое прессование (ГИП), термообработка и механическая обработка. Они позволяют улучшить микроструктуру и свойства материала для удовлетворения требований, предъявляемых к нему.

Можно ли использовать порошок инконеля после АМ повторно?

Да, порошок инконеля может быть восстановлен после аддитивного производства и использован повторно. Однако для поддержания стабильного качества повторно используемый порошок необходимо смешивать со свежим первичным порошком в соотношении 30% или менее.