Порошки металлических сплавов

Порошки металлических сплавов позволяет изготавливать высокоэффективные детали с использованием методов прессования и спекания порошковой металлургии или аддитивного производства в транспортной, промышленной, медицинской и энергетической отраслях. В этом руководстве рассматриваются различные варианты сплавов, процессы производства порошков, основные технические характеристики, примеры использования, соображения качества и рекомендации по поиску поставщиков.

Типы порошков металлических сплавов

Общие категории:

Тип	Примеры	Основные свойства
Никелевые сплавы	Инконель, Монель, Хастеллой	Коррозионная стойкость, термостойкость
Кобальтовые сплавы	MP35N, Haynes 25, Stellite	Износостойкость, биосовместимость
Титановые сплавы	CP Grade, Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb	Высокая прочность, малая масса
Нержавеющие стали	316, 17-4PH, 15-5PH	Коррозионная стойкость, прочность
Инструментальные стали	H13, M2, M4, P20	Износостойкость, прочность
Медные сплавы	Хромированная медь, латунь, бронза	Электрическая и тепловая проводимость

Соотнесите свойства сплава с критическими требованиями к характеристикам детали, такими как теплостойкость, твердость, усталостная прочность и т.д., выбирая марку порошка.

Методы производства металлического порошка

Ключевые производственные процессы коммерческого масштаба:

• Газовая атомизация - Инертный газ под высоким давлением разбивает поток расплавленного металла на мелкие капли. Получаются сферические порошки с хорошей текучестью и упаковкой. Различные сопла позволяют получить желаемый диапазон размеров.
• Плазменное распыление - Высокоэнергетическая плазменная дуга расплавляет сырье. Мощные индукционные катушки генерируют капли, которые застывают в сферические порошки с плотным распределением частиц.
• Вращающийся электрод - Центробежные силы, действующие на вращающийся расплавленный сплав, подвергающийся воздействию струй инертного газа, приводят к распаду на мелкие капли, в результате чего образуются сферические порошки.
• Электролиз - Ионы металлов из раствора выпадают на катоды в виде мелких порошковых частиц. Используется для реактивных материалов, таких как алюминий, магний, титан.

Контроль таких параметров процесса, как температура, атмосфера и скорость охлаждения, позволяет получить качественное порошковое сырье для изготовления деталей методом аддитивного производства или уплотнения порошковой металлургии.

Типовые технические характеристики

Параметр	Описание	Метод испытания
Чистота	>99%, минимизация примесей	ICP-анализ
Форма частиц	Сферическая >80%	Микроскопия
Распределение частиц по размерам	Узкие диапазоны по мере необходимости	Дифракция лазерного излучения
Плотность отвода	Зависит от материала	Расходомер Холла
Кажущаяся плотность	Зависит от материала	Пикнометрия
Скорость потока	Стандартизированы для каждого номинального размера	Расходомер Холла
Поверхностные оксиды	<3000 ppm; толщина оксида	Плавление в инертном газе; XRD

Проанализируйте статистические данные по партиям, полученные от производителя, на предмет соответствия этим показателям для вашего целевого сорта, чтобы убедиться в качестве и соответствии стандартам.

Приложения

Область применения порошка из металлических сплавов:

Аэрокосмическая промышленность - Компоненты двигателей, такие как лопатки, сопла; элементы планера, детали шасси; бортовые системы

Промышленность - Насосы для природного газа/нефти, клапаны, буровые долота; инструментальные вставки; ядерные реакторы; теплообменники

Автомобильная промышленность - Компоненты двигателя, роторы турбокомпрессоров, шестерни; детали шасси, трансмиссии

Медицина - Имплантаты для коленей, бедер, зубов; хирургические инструменты; инструменты для визуализации

Потребитель - Часы высокого класса, спортивное оборудование, например, велосипеды, клюшки для гольфа и т.д., требующие прочности и эстетики.

Энергия - Контакты солнечных батарей, электроды; генераторы; компоненты батарей; ветряные турбины

Использование преимуществ гибких свойств материалов при свободе и точности проектирования.

Промышленные стандарты

Основные характеристики, применимые к порошки металлических сплавов:

Стандарт	Описание
ASTM B213	Стандартная система классификации металлических порошков
ISO 4490	Химический анализ, процедуры отбора проб
ASTM B822	Измерение кажущейся плотности и скорости потока
MPIF 04	Статистические методы анализа металлических порошков

Проверьте статистически подтвержденные сертификаты, подтверждающие соответствие предельным значениям состава сорта и соответствие качества продукции действующим стандартам.

Распространенные марки металлических порошков

Сплав	Торговые названия	Технические характеристики
Никелевые сплавы	Инконель 718, 625; Хастеллой X; Монель K500	AMS 5662, 5663 и др.
Кобальтовые сплавы	MP35N, Haynes 25, Stellite 21	ASTM F90, F1537 и т.д.
Титановые сплавы	Ti-6Al-4V Grade 5; Ti-6Al-7Nb; CP Ti Grade 2	AMS 4911, ASTM B348 и др.
Нержавеющие стали	SS 316L; 17-4PH; 15-5 PH;	ASTM A240, B945 и т.д.
Инструментальные стали	H13; M2; M4; P20+Ni	Типы AISI	ASTM A681
Медные сплавы	C18150, C19500, C95810	Номер UNS, ASTM B194 и т.д.

Соотнесите целевую марку с применимыми спецификациями сплавов, которые соответствуют функциональным требованиям готовой детали по параметрам прочности, проводимости, коррозионной стойкости.

Соображения по поводу качества

Метрика	Назначение	Метод испытания
Состав	Проверка чистоты сорта	ICP-анализ
Распределение частиц по размерам	Совместимость с АМ, реакция спекания	Дифракция лазерного излучения
Расход воздуха в зале	Плотность упаковки порошка, равномерность слоя	Расходомер Холла
Плотность отвода	Указывает на конечную плотность детали	Взвешивание измеренного объема
Кажущаяся плотность	Плотность порошковой системы	Газовая пикнометрия
Форма частиц	Сферичность оптимизирует свойства	Микроскопия
Поверхностные оксиды	Воздействие повторного использования порошка	Анализатор плавления инертных газов

Постоянное качество по этим показателям напрямую связано с постоянным соответствием конечных характеристик детали техническим требованиям.

Соображения, связанные с поиском поставщиков

Параметр	Важность
Паспорта партии	Высокая
Поддержка выборки	Высокая
Время выполнения заказа	Средний
Персонализация	Низкий
Факторы цены	Низкий

Перед крупными покупками попробуйте образцы порошка, чтобы определить характеристики печати или сжатия в соответствии с потребностями применения.

Вопросы и ответы

Вопрос: В чем разница между предварительно легированными и смешанными элементарными порошками?

О: Предварительно легированные порошки имеют однородный состав каждой сферической частицы. Смешанные элементные смеси могут иметь небольшие различия в составе между частицами, что может создать неоднородность в конечных деталях.

В: Следует ли хранить металлические порошки в особых условиях?

О: Храните в закрытом виде с влагопоглотителем вдали от влаги и кислорода, которые вызывают порчу. Ограничьте колебания температуры до 10-30°C. При сильном обесцвечивании, затвердевании или значительной потере текучести выбросить. При правильном хранении срок годности обычно составляет более года.

Вопрос: Какие бывают смеси для металлических порошков?

О: Порошковые смеси кобальт-хром, нержавеющая сталь-17-4PH и никелевый сплав-нержавеющая сталь позволяют изменять свойства материала конечной детали, такие как прочность, износостойкость или коррозионная стойкость, при меньших затратах, чем при использовании высокочистых сортов.

Вопрос: Какие меры предосторожности необходимы при работе с металлическими порошками?

О: Используйте соответствующие СИЗ и избегайте контакта с кожей или вдыхания при работе с порошком. Пассивированные порошки представляют меньшую опасность для здоровья по сравнению с распыляемыми порошками, которые могут быть более реактивными. Изучите листы SDS по воспламеняемости, реактивности и протоколам воздействия.

узнать больше о процессах 3D-печати