Порошок никелевого сплава для 3d-печати

Все, что нужно знать о порошке никелевого сплава для 3d-печати

Категория продукта

Обзор порошка никелевого сплава для 3D-печати

3D-печать, также известная как аддитивное производство3D-печать произвела революцию в проектировании и производстве изделий в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная, медицинская и производство потребительских товаров. В отличие от традиционного субтрактивного производства, при котором материал удаляется, при 3D-печати компоненты создаются послойно на основе цифровой 3D-модели.

Одной из наиболее популярных технологий 3D-печати металлов является технология порошкового наплавления, при которой источник тепловой энергии выборочно сплавляет участки порошкового слоя. Непревзойденная свобода проектирования, соотношение "цена-качество" и экономичность производства сложных деталей обусловили широкое распространение технологий с порошковым слоем, таких как селективное лазерное плавление (SLM), прямое лазерное спекание металлов (DMLS) и электронно-лучевое плавление (ЭЛП).

Никелевые сплавы - это универсальный класс материалов, обладающих такими свойствами, как высокая прочность, коррозионная стойкость и жаропрочность, что делает их идеальными кандидатами для 3D-печати. Наиболее распространенные порошки никелевых сплавов, используемые при порошковом наплавлении, включают суперсплавы Inconel, нержавеющие стали, Hastelloys, Nimonics, Kovar, Invar, Monel, никель-титановые сплавы и суперсплавы на основе никеля.

Состав порошков никелевых сплавов

Свойства никелевых сплавов определяются их элементным составом и микроструктурой. Содержание никеля в различных сплавах варьируется от 2% до 99%. Никель придает сплавам такие свойства, как коррозионная стойкость, стойкость к окислению и высокотемпературная прочность. Легирующие элементы добавляются для улучшения конкретных характеристик в зависимости от области применения.

Порошковые композиции на основе никелевых сплавов

Семейство сплавов	Содержание никеля	Легирующие элементы
Inconel	30-80%	Cr, Mo, Nb, Ta, Al, Ti, Fe
Нержавеющая сталь	2-20%	Cr, Mo, Mn, Si, C
Хастеллой	35-60%	Mo, Cr, W, Fe, Co
Nimonic	Более 50%	Cr, Ti, Al, Mo
Ковар	17%	Fe, Co, Mn, Si
Invar	36%	Fe
Monel	Более 67%	Cu, Fe, Mn, Si, C
Никель-титан	55% Ni, 45% Ti	–
Никелевые суперсплавы	Более 50%	Cr, Co, Mo, W, Ta, Al, Ti, Nb

Содержание хрома в нержавеющих сталях и никелевых суперсплавах повышает стойкость к окислению и коррозии. Молибден, вольфрам и тантал повышают прочность при ползучести и механические свойства при высоких температурах. Железо в таких сплавах, как ковар и инвар, регулирует тепловое расширение. Алюминий, титан и ниобий добавляются для упрочнения осаждением. Марганец улучшает пластичность в горячем состоянии, а углерод повышает прочность и твердость. Кремний улучшает текучесть и свариваемость.

Понимание того, как легирование влияет на формирование микроструктуры и свойства, помогает выбрать оптимальный материал для конкретной задачи. Правильная характеризация и квалификация состава и качества порошка имеет решающее значение перед печатью критически важных компонентов.

Свойства порошков никелевых сплавов

Уникальные свойства никелевых сплавов, полученных из оптимизированных порошков, позволяют использовать их в различных областях применения и в экстремальных условиях. В таблице ниже приведены общие свойства для распространенных семейств сплавов.

Свойства семейств порошковых никелевых сплавов

Семейство сплавов	Плотность	Температура плавления	Прочность на разрыв	Теплопроводность	Тепловое расширение	Устойчивость к окислению	Коррозионная стойкость
Inconel	8,2-8,4 г/куб. см	1300-1450°C	750-1380 МПа	11-16 Вт/мК	12-16 мкм/м°С	Отличный	Отличный
Нержавеющая сталь	7,5-8,1 г/куб. см	1375-1500°C	450-1100 МПа	15-30 Вт/мК	10-18 мкм/м°С	Хороший	Хорошо-отлично
Хастеллой	8,1-9,2 г/куб. см	1260-1350°C	550-1000 МПа	6-22 Вт/мК	12-16 мкм/м°С	Хорошо-отлично	Отличный
Nimonic	8,1-8,7 г/куб. см	1260-1400°C	500-1200 МПа	10-30 Вт/мК	12-17 мкм/м°С	Хороший	Хороший
Ковар	8,2 г/куб. см	1450°C	550 МПа	17 Вт/мК	5,9 мкм/м°С	Бедный	Бедный
Invar	8 г/куб. см	1427°C	200-450 МПа	10,5 Вт/мК	1,2 мкм/м°С	Ярмарка	Ярмарка
Monel	8,8 г/куб. см	1350-1370°C	550-950 МПа	21-48 Вт/мК	13-17 мкм/м°С	Ярмарка	Отличный
Никель-титан	6,4 г/куб. см	1240-1310°C	600-900 МПа	8-18 Вт/мК	11 мкм/м°С	Ярмарка	Отличный
Никелевые суперсплавы	8-9 г/куб. см	1260-1350°C	750-1400 МПа	11-61 Вт/мК	12,5-17 мкм/м°С	Хорошо-отлично	Fair-Good

Высокая температура плавления никелевых сплавов предотвращает деформацию деталей в процессе обработки. Прочность в широком диапазоне температур позволяет использовать их в несущих конструкциях. Контролируемое тепловое расширение позволяет изготавливать прецизионные детали с жесткими допусками. Отличная стойкость к коррозии и окислению позволяет использовать детали в жестких условиях, например в морской, химической, нефтегазовой промышленности.

Путем подбора состава порошка и параметров процесса можно оптимизировать свойства материала в соответствии с требованиями проекта. Однако анизотропная природа аддитивного производства может привести к тому, что свойства будут зависеть от направления. Правильное проектирование и контроль качества являются ключевыми факторами для достижения требуемых характеристик.

Области применения порошков никелевых сплавов

Универсальность никелевых сплавов позволяет использовать их в различных областях аэрокосмической, оборонной, автомобильной, морской, нефтегазовой, химической, энергетической, медицинской, инструментальной и других областях общего машиностроения.

Промышленность Области применения порошка никелевого сплава Семьи

Семейство сплавов	Отраслевые применения
Inconel	Аэрокосмическая, оборонная, автомобильная, химическая промышленность, нефтегазовая, энергетическая, ракетная, ракетно-ядерная
Нержавеющая сталь	Аэрокосмическая, оборонная, автомобильная, медицинская, морская, архитектурная, химическая, пищевая промышленность, оснастка, пресс-формы
Хастеллой	Аэрокосмическая, оборонная, химическая промышленность, борьба с загрязнениями, энергетика, нефть и газ
Nimonic	Аэрокосмическая, оборонная промышленность, энергетика, химическая обработка, инструментальная оснастка
Ковар	Электроника, полупроводники, интегральные схемы, упаковка
Invar	Электроника, оптика, точные приборы, аэрокосмическая промышленность
Monel	Морская, нефтегазовая, химическая промышленность, энергетика, целлюлозно-бумажная промышленность
Никель-титан	Медицинские приборы, приводы, датчики, аэрокосмическая промышленность, нефть и газ
Никелевые суперсплавы	Аэрокосмическая промышленность, оборонная промышленность, энергетика, нефтегазовая промышленность, автомобилестроение, инструментальная промышленность

Примерами деталей из никелевых сплавов, изготовленных методом 3D-печати, являются:

Аэрокосмическая промышленность: Лопатки турбин, сопла, камеры сгорания, клапаны, кронштейны, термогидрокомпоненты
Автомобили: Роторы турбокомпрессоров, коллекторы, клапаны, детали трансмиссии
Медицина: имплантаты, протезы, хирургические инструменты, устройства, специфичные для пациента
Нефть и газ: Скважинный инструмент, арматура, устьевые компоненты, трубопроводная арматура
Инструментальная оснастка: Пресс-формы для литья под давлением, экструзионные штампы, оснастка и приспособления, пресс-инструмент
Общие сведения: Теплообменники, детали для обработки жидкостей, крепеж, корпуса, кожухи

Превосходные свойства материалов, сложные геометрические формы, сокращение сроков изготовления, снижение стоимости и гибкость конструкции, обеспечиваемые 3D-печатью никелевых сплавов, делают их весьма привлекательным вариантом для многих ответственных применений.

Технические характеристики порошка никелевого сплава

В продаже имеются порошки никелевых сплавов с различным распределением по размерам, морфологией и уровнем качества, соответствующим требованиям 3D-печати. Общие характеристики приведены ниже:

Типовые характеристики порошка никелевого сплава

Недвижимость	Типовые значения
Состав сплава	Нестандартные сплавы, марки согласно ASTM/ASME
Форма частиц	Сферические, близкие к сферическим
Размер частиц	10-45 мкм
Распределение частиц по размерам	D10: 15-25 мкм, D50: 25-35 мкм, D90: 35-45 мкм
Кажущаяся плотность	2,5-5,5 г/куб. см
Плотность отвода	4-8 г/куб. см
Текучесть	Превосходное исполнение по расходомеру Холла
Остаточный кислород	100-400 стр.
Остаточный азот	50-150 стр.
Остаточный углерод	100-300 стр.

Сферическая морфология и узкий гранулометрический состав со значениями D10, D50 и D90 в идеальных диапазонах для конкретного процесса печати позволяют достичь хорошей плотности и механических свойств. Высокая текучесть предотвращает агломерацию порошка и проблемы с его распределением при повторном нанесении. Низкое содержание остаточного кислорода, азота и углерода минимизирует загрязнение и пористость.

Качество порошка, его размер и другие характеристики существенно влияют на свойства конечной детали и должны соответствовать требованиям принтера и области применения. Большинство поставщиков предлагают индивидуальные составы сплавов и оптимизацию частиц для удовлетворения спецификаций пользователя.

Методы 3D-печати с использованием порошка никелевого сплава

Наиболее распространенные методы аддитивного производства, используемые для обработки порошков никелевых сплавов, включают в себя:

Процессы порошковой печати на никелевых сплавах

Метод	Описание
Селективное лазерное плавление (SLM)	Сплавление порошкового слоя сфокусированным лазерным лучом
Прямое лазерное спекание металлов (DMLS)	Аналогично SLM, но лазер меньшей мощности
Электронно-лучевое плавление (ЭЛП)	Порошковый слой, оплавленный электронным пучком в вакууме
Лазерное осаждение металлов (LMD)	Порошок впрыскивается в расплавленный бассейн, созданный лазером
Направленное энергетическое осаждение (DED)	Аналогично LMD с подачей порошка или проволоки
Струйная обработка вяжущего	Жидкое связующее вещество, избирательно наносимое на слой порошка

В SLM и DMLS используется лазер с высокой плотностью мощности для полного послойного расплавления металлического порошка в плотные детали. В EBM в качестве источника энергии используется электронный луч, позволяющий создавать детали в вакууме. При ЛМД с проволочной подачей металлическая проволока расплавляется с помощью сфокусированного лазера. При струйной печати жидким связующим для формирования детали с последующим спеканием.

Выбор конкретной технологии зависит от таких факторов, как размер детали, сложность геометрии, качество обработки поверхности, разрешение, скорость производства и стоимость. Каждый процесс требует оптимизации настроек и параметров принтера в соответствии с составом порошкового сплава.

Технологические параметры порошка никелевого сплава

К критическим параметрам принтера для никелевых сплавов, требующим оптимизации с точки зрения плотности, прочности, точности и качества поверхности, относятся:

Типовые параметры процесса SLM/DMLS

Параметр	Типовой диапазон
Толщина слоя	20-60 мкм
Мощность лазера	100-400 W
Скорость сканирования	400-1200 мм/с
Расстояние между люками	80-200 мкм
Размер балки	50-200 мкм
Стратегия сканирования	Шахматка, полоска, контур
Структура поддержки	Регулярные, фрагментированные, гибридные

Типовые параметры процесса EBM

Параметр	Типовой диапазон
Толщина слоя	50-200 мкм
Мощность электронного пучка	3-15 кВт
Функция скорости	20-200 мм/с
Смещение линии	0,1-0,3 мм
Смещение фокуса	15-35 мА
Стратегия сканирования	Однонаправленные, двунаправленные
Структура поддержки	Обычные, тяжелые

Меньшая толщина слоя и размер луча в сочетании с более высокой скоростью сканирования повышают разрешение, точность и качество обработки поверхности. Обычно используются шахматные или полосовые схемы сканирования. Контуры по периметру улучшают качество кромок. Оптимизированные опорные конструкции предотвращают деформацию, но легче удаляются. Предварительный нагрев и рециркуляция порошка позволяют повысить плотность и качество материала.

Преимущества 3D-печати никелевых сплавов

Аддитивное производство с использованием оптимизированных порошков никелевых сплавов имеет много преимуществ по сравнению с традиционным производством:

Свобода проектирования: Сложные геометрические формы, невозможные при механической обработке
Снижение веса: Облегчение компонентов за счет оптимизации топологии
Объединение частей: Уменьшение объема сборки за счет печати сложных форм
Персонализация: Соответствующие пациенту медицинские изделия, оснастка
Сокращение отходов: Используется только необходимый объем материала
Сокращение времени выполнения заказа: Недели против месяцев для изготовления производственной оснастки
Гибкость процесса: Простота итераций и оптимизации конструкции
Преимущества производительности: Анизотропная прочность, встроенные функции
Снижение затрат: Исключение затрат на оснастку, малосерийное производство
Соотношение покупки и полета: Печать только конечной детали по сравнению с обработкой из блока

3D-печать расширяет возможности проектирования и позволяет создавать новые детали из никелевых сплавов, которые невозможно или экономически нецелесообразно изготавливать традиционными методами. Это революционизирует производство в аэрокосмической, медицинской, автомобильной и других отраслях промышленности.

Поставщики порошков никелевых сплавов

В настоящее время большинство крупных производителей металлических порошков предлагают ряд порошков никелевых сплавов, оптимизированных для аддитивного производства. К числу ведущих поставщиков относятся:

Основные поставщики порошков никелевых сплавов

Поставщик	Основные марки сплавов
Met3DP	Инконель 625, 718, Хастеллой X, нержавеющие стали
Sandvik	Нержавеющие стали, суперсплавы, титановые сплавы
Praxair	Инконель 718, 625, Хастеллой X, нержавеющие стали
AP&C	Инконель 718, 625, нержавеющие стали
Технология LPW	Инконель 718, нержавеющие стали, никелевые суперсплавы
Решения SLM	Нержавеющая сталь 316L, 17-4PH, никелевые суперсплавы
GE Additive	Нержавеющая сталь 316L, Inconel 718, 625, Hastelloy

Поставщики предлагают различные распределения по размерам, отличную текучесть порошка, низкое содержание кислорода и влаги, возможность отслеживания партии, а также индивидуальные сплавы, соответствующие технологическим и прикладным требованиям. Большинство из них предоставляют специализированную характеристику для обеспечения стабильно высокого качества порошка.

Стоимость порошка никелевого сплава

Ниже приведена средняя стоимость порошков распространенных никелевых сплавов:

Стоимость порошка никелевого сплава

Материал	Стоимость за кг
Инконель 718	$75-150
Инконель 625	$60-120
Нержавеющая сталь 316L	$35-70
Нержавеющая сталь 17-4PH	$45-90
Хастеллой X	$85-170
Никелевые суперсплавы	$90-200

Высокоэффективные сплавы, такие как Inconel 718 и Hastelloy X, стоят дороже, в то время как нержавеющие стали, как правило, являются самым дешевым вариантом. Однако стоимость материала - это лишь один из компонентов общей стоимости детали. Дополнительные преимущества, связанные с гибкостью конструкции, эксплуатационными характеристиками и сокращением времени изготовления, часто компенсируют более высокие цены на порошок при небольших объемах производства.

Покупка порошка в оптовых количествах позволяет снизить затраты. Многие поставщики также предлагают услуги по повторному использованию и переработке порошка. В целом при выборе подходящего порошка никелевого сплава покупатель должен оценить общие затраты, включая трудозатраты, последующую обработку, использование материала, механические свойства и другие факторы.

Оптовая цена: $20/кг-$200/кг

Отображение 1–15 из 17

Часто задаваемые вопросы о металлических порошках для 3D-печати

Как можно связаться со службой поддержки клиентов Metal3DP?

Мы обеспечиваем круглосуточную поддержку клиентов. На странице "Контакты" можно найти контактную информацию, включая телефон, электронную почту и онлайн-чат.

Какие металлические порошковые материалы предлагает компания Metal3DP?

Мы предлагаем различные высококачественные металлические порошки, включая нержавеющую сталь, высокотемпературные сплавы, пригодные для таких процессов, как лазерная и электронно-лучевая плавка в порошковом слое.

Как Metal3DP обеспечивает качество металлического порошка для 3D-печати?

Обладая обширным опытом аддитивного производства металлов, мы используем передовые технологии и строгий контроль качества для обеспечения механических свойств и качества поверхности деталей.

В каких отраслях применяются устройства 3D-печати Metal3DP?

Наши устройства находят широкое применение в таких отраслях, как аэрокосмическая, медицинская, автомобильная и другие, обеспечивая решения для изготовления высокопроизводительных металлических компонентов.

Предлагает ли Metal3DP варианты сплавов на заказ?

Да, мы предоставляем услуги по легированию под заказ для удовлетворения специфических требований клиентов к материалам.

В чем преимущества систем SEBM компании Metal3DP?

Наши системы SEBM позволяют изготавливать сложные металлические детали с исключительными механическими свойствами. К основным характеристикам относятся лучшие в отрасли объем сборки, точность и надежность.

Можно ли найти примеры применения на сайте Metal3DP?

Да, на нашем сайте представлен широкий спектр прикладных примеров, демонстрирующих успешные внедрения технологии Metal3DP в различных отраслях промышленности.

Как начать сотрудничество с Metal3DP?

Свяжитесь с нами, и наши специалисты предложат Вам индивидуальные решения и планы совместной работы в соответствии с Вашими потребностями.

Каков срок выполнения заказных услуг Metal3DP?

Сроки выполнения заказных услуг зависят от сложности проекта. Мы предоставим точные сроки поставки в соответствии с вашими требованиями.

Какие технологии 3D-печати предлагает Metal3DP?

Мы специализируемся на селективном лазерном спекании (SLS), селективном лазерном плавлении (SLM), селективном электронно-лучевом плавлении (SEBM) и других технологиях 3D-печати.

ОТПРАВИТЬ НАМ

Задать другой вопрос?

Если Вы не нашли ответа на свой вопрос в нашем FAQ, Вы всегда можете оставить нам сообщение. Мы ответим Вам в ближайшее время.

ПОДОЖДИТЕ НАС

Следующий шаг

01. Мы подготовим предложение

Необходимый объем, сроки и АПР. Цена будет указана, если вы предоставите нам подробную информацию о проекте.

02. Обсудить вместе

Давайте познакомимся и обсудим все возможные варианты и опции

03. Начнем строить

Когда контракт подписан и все цели определены, можно начинать первый спринт.