Порошок алюминида никеля: Свойства, производство и применение

Порошок алюминида никеля представляет собой интерметаллическое соединение, состоящее из никеля и алюминия. Он обладает высокой прочностью, устойчивостью к окислению и коррозии, а также термической стабильностью, что делает его пригодным для использования в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная, энергетическая и химическая.

Обзор порошка алюминида никеля

Алюминид никеля относится к ряду сплавов, состоящих в основном из никеля и алюминия, причем никель составляет более 50% от веса сплава. Наиболее распространенным типом, используемым в коммерческих целях, является Ni3Al, который обеспечивает оптимальное сочетание свойств.

Основные свойства и характеристики порошка алюминида никеля включают:

Состав:

• Преимущественно никель (более 50% по весу) и алюминий
• Небольшое количество легирующих элементов, таких как хром, цирконий, бор
• Точный состав зависит от класса

Методы производства:

• Распыление газа
• Плазменный вращающийся электродный процесс (PREP)

Форма частиц: Сферическая форма, высокая текучесть

Размер частиц: 15 - 150 мкм

Температура плавления: 1638°F (890°C)

Плотность: 7,6 г/куб. см

Прочность: Лучше, чем суперсплавы на основе никеля

Устойчивость к окислению: Превосходно до ~1000°C

Коррозионная стойкость: Высокое содержание восстановительной и нейтральной атмосферы

Стоимость: Выше, чем у никелевых или алюминиевых порошков

Сбалансированность свойств алюминида никеля позволяет использовать его в высокотемпературных конструкциях в коррозионных и окислительных средах в различных отраслях промышленности.

Виды Порошки алюминида никеля

Порошки алюминида никеля можно классифицировать по составу, форме порошка, диапазону размеров частиц, способу производства и другим параметрам.

По составу

Соотношение никеля и алюминия определяет тип образующегося алюминида никеля. К распространенным типам относятся:

Тип	Описание
Ni3Al	Наиболее широко используется в коммерческих целях. Обеспечивает оптимальный баланс свойств. Температура плавления 1638°F (890°C).
NiAl	Более высокое содержание алюминия. Более вязкая, но менее прочная при температуре выше 1000°F (540°C). Температура плавления 2552°F (1400°C).
NiAl3	Повышенное содержание никеля. Используется там, где прочность имеет решающее значение. Хрупкий интерметаллид. Температура плавления 1740°F (950°C).

Легирующие добавки, такие как 1-3% хрома и 0,1% бора или циркония, также производятся для придания специфических механических, экологических или производственных свойств.

По форме и размеру порошка

Порошок алюминида никеля может иметь сферическую или неправильную форму. Сферические порошки обладают большей текучестью и плотностью упаковки. Распространенные диапазоны размеров включают:

Размер ячейки	Размер микрона	Типичное использование
140 – 325	44 – 105	Аддитивное производство
325 – 500	15 – 44	Термическое напыление
-140	<105	Уплотнение и спекание

Более мелкие порошки подходят для таких технологий аддитивного производства, как селективное лазерное спекание (SLS) и лазерное осаждение металла (LMD), позволяющих создавать сложные детали с точными размерами. Более крупные частицы лучше подходят для других методов консолидации.

По способу производства

Технология производства алюминида никеля влияет на состав, форму, распределение размеров, текучесть, микроструктуру и стоимость. Основными методами являются:

Метод	Описание	Характеристики
Газовая атомизация	Расплавленный поток, дезинтегрированный струями газа высокого давления	Мелкий сферический порошок, 15 - 106 мкм. Контролируемый состав и распределение по размерам. Недорого.
Плазменный вращающийся электродный процесс (PREP)	Электрод, расплавленный плазменной дугой. Материал отбрасывается под действием центробежной силы	Неравномерный угловатый порошок, 106 - 250 мкм. Низкая стоимость, высокое содержание кислорода.

Порошок, распыляемый газом, имеет сферическую морфологию, идеальную для аддитивного производства, в то время как порошок PREP имеет более низкую стоимость, но содержит больше кислорода.

Применение и использование порошка алюминида никеля

Уникальное сочетание свойств алюминида никеля привело к тому, что его стали использовать в таких отраслях, как аэрокосмическая, автомобильная, энергетическая, химическая и другие, где ценится устойчивость к нагреву, коррозии, износу или окислению.

По отраслям промышленности и сферам применения

Некоторые основные области применения включают:

Аэрокосмическая промышленность: Лопатки турбин, роторы турбокомпрессоров, сопла ракет, камеры сгорания

Автомобили: Роторы турбокомпрессоров, детали выхлопной системы

Энергия: Теплообменники для солнечной энергетики, ядерной и химической промышленности

Химический: Клапаны, трубопроводы и технологическое оборудование для работы с агрессивными средами

Аддитивное производство: Сложные структурные прототипы и детали конечного использования

Покрытия: Термическое напыление покрытий для защиты от износа и коррозии

По форме продукта

Порошок алюминида никеля может быть использован для производства готовых деталей такими методами, как:

• Аддитивное производство (SLS, DMLS)
• Литье металлов под давлением
• Горячее изостатическое прессование
• Термические напыляемые покрытия
• Сварка

Он служит как материалом для конечной детали, так и покрытием, наносимым на никелевые сверхпрочные сплавы, нержавеющие стали и другие материалы.

По функциям и преимуществам

Ключевые свойства, способствующие внедрению в различных приложениях, включают:

Устойчивость к окислению: Защищает от окисления для увеличения срока службы компонентов при температуре свыше 1000°C

Термостойкость: Сохраняет прочность тонких секций при температуре свыше 1000°F в течение длительного времени

Коррозионная стойкость: Устойчив к воздействию сернистых соединений и солей

Износостойкость: Обеспечивает твердую, гладкую поверхность для защиты от износа

Легкий вес: Позволяет создавать более легкие компоненты, чем никелевые суперсплавы

Сопротивление термической усталости: Устойчив к растрескиванию в результате термических циклов

Сопротивление ползучести: Сохраняет форму при длительных нагрузках при высоких температурах

Технические характеристики алюминида никеля

Порошковые продукты из алюминида никеля должны соответствовать ограничениям по составу, гранулометрическому составу, морфологии, скорости потока, химическим анализам, микроструктуре и содержанию примесей в зависимости от области применения и потребностей заказчика.

Спецификация	Подробности
Состав	Преимущественно никель + алюминий. Варьируется количество Cr, Zr, B, C, Y, Hf и т. д.
Распределение частиц по размерам	В зависимости от применения. <15 мкм для АМ, до 150 мкм для прессования.
Форма и морфология порошка	Предпочтительна сферическая форма. Спутниковые частицы ограничены.
Химический анализ	Соответствует спецификации на содержание Ni, Al и других легирующих элементов
Расход	>50 с/50 г для обеспечения хорошей текучести
Примеси	Пределы для O, N, S. Без включений и спутников.
Кажущаяся плотность	Обычно 4 - 5 г/куб. см
Микроструктура	Однородный, мало пор и пустот

Кроме того, механические свойства, такие как прочность, модуль упругости, твердость, пластичность и т.д., проверяются путем испытания образцов, полученных из порошка.

Порошок алюминида никеля Поставщики

Порошок алюминида никеля, пригодный для аддитивного производства, термического напыления, прессования и других применений, можно приобрести у ряда производителей по всему миру.

Компания	Бренды	Методы производства
Sandvik	Osprey®	Распыление газа
Технология столярных работ	Сферический алюминид никеля	Распыление газа
Hoganas	Хоганас NiAl	Распыление газа
PyroGenesis	PyroNiAl	Плазменное распыление
Atlantic Equipment Engineers	AEE NiAl	Распыление газа

Цены варьируются в зависимости от состава, размера, формы и объема закупки - от $50/кг для порошка, атомизированного плазмой, до $120+/кг для сферического алюминида никеля специальной газовой атомизации, оптимизированного для аддитивного производства.

Порошок алюминида никеля в сравнении с альтернативами

Основными альтернативами порошку алюминида никеля являются никелевые суперсплавы, нержавеющие стали, кобальтовые сплавы и сплавы MCrAlY.

По сравнению с никелевыми сверхпрочными сплавами:

• Меньшая плотность (7,6 г/куб. см против 8 - 9 г/куб. см), следовательно, меньший вес
• Низкая прочность при экстремальных температурах (>1100°C)
• Повышенная стойкость к окислению до 1000°C
• Более низкая стоимость

По сравнению с нержавеющими сталями:

• Повышенная прочность при повышенных температурах
• Превосходная устойчивость к окислению и коррозии
• Более сложная обработка и изготовление
• Дороже

По сравнению с кобальтовыми сплавами:

• Отсутствие рисков, связанных с цепочкой поставок кобальта
• Снижение стоимости сырья
• Повышенная устойчивость к окислению
• Более низкая прочность на разрыв в некоторых температурных диапазонах

По сравнению со сплавами MCrAlY:

• Повышенная прочность
• Лучшая фазовая стабильность при типичных рабочих температурах
• Менее вязкая и более жесткая

Таким образом, хотя алюминид никеля и уступает суперсплавам по экстремальным температурным характеристикам, его широкие возможности и более низкая стоимость позволяют использовать его в качестве альтернативного материала для термостойких применений в различных отраслях промышленности.

Преимущества и недостатки алюминида никеля

Алюминид никеля обеспечивает превосходную стойкость к окислению и коррозии в сочетании с хорошей прочностью при повышенных температурах. Однако по сравнению с альтернативными вариантами у него есть и некоторые недостатки.

Преимущества

Высокотемпературная прочность - Сохраняет высокую прочность и сопротивление ползучести до 1100°C. Тонкие секции сохраняют прочность до более высоких температур.

Устойчивость к окислению - Образует защитный слой оксида алюминия, позволяющий работать при температуре до ~1000°C. В 4 раза больший срок службы по сравнению с суперсплавами.

Плотность - При плотности 7,6 г/куб. см компоненты из алюминида никеля легче таких альтернатив, как сталь или никелевые сверхпрочные сплавы. Обеспечивает снижение веса.

Коррозионная стойкость - Высокая устойчивость к сульфидации и коррозии под воздействием хлоридов при температуре до 900°C.

Теплопроводность - В два раза выше, чем у суперсплавов, для лучшего отвода тепла от деталей. Обеспечивает сопротивление термической усталости.

Тепловое расширение - Близко соответствует никелевым сверхпрочным сплавам. Снижает термическую усталость и растрескивание.

Свариваемость - Может свариваться плавлением для ремонта деталей.

Обрабатываемость - Немного лучшая обрабатываемость по сравнению с аналогичными никелевыми суперсплавами.

Стоимость - Дешевле, чем суперсплавы, при эквивалентных характеристиках.

Недостатки и ограничения

Стойкость к экстремальным температурам - Прочность на разрыв снижается быстрее выше 1000°C по сравнению с суперсплавами. Предел использования ~1100°C.

Пластичность и вязкость разрушения - Хрупкое интерметаллическое соединение. Разрушается до появления значительной пластической деформации.

Возможность изготовления - Как и другие высокоэффективные сплавы, может быть затруднена формовка и изготовление. Возможна ограниченная холодная обработка.

Стоимость сырья - Дороже, чем сталь или алюминиевые сплавы. Цена колеблется в зависимости от цен на никель.

Покрываемость - Сложно наносить толстые, плотные покрытия с помощью термического распыления или других методов.

Доступность - Поскольку это новый сплав, доступность форм изделий и знаний по обработке ограничена по сравнению с традиционными сплавами.

Размер компонента - Большие, сложные детали, которые трудно изготовить, особенно с помощью новых методов, таких как аддитивное производство.

Поэтому алюминид никеля не подходит для самых требовательных термических применений, где пластичность, износостойкость и прочность при экстремальных температурах преобладают над всеми остальными факторами. Но его всесторонние характеристики делают его кандидатом на замену суперсплавов, нержавеющих сталей или покрытий в областях применения с чуть менее агрессивными требованиями при потенциально более низкой цене.

Методы обработки алюминида никеля

Из-за своей высокой прочности и хрупкости алюминид никеля требует нетрадиционных методов обработки для производства деталей и компонентов.

Аддитивное производство

Этот метод, также известный как 3D-печать, позволяет создавать сложные оптимизированные геометрии слой за слоем непосредственно из порошка сплава. Селективное лазерное плавление (SLM), прямое лазерное спекание металлов (DMLS) и лазерное осаждение металлов (LMD) - популярные технологии AM из алюминида никеля.

Преимущества: Максимальная свобода проектирования, индивидуальные компоненты, уменьшение количества отходов, сокращение сроков изготовления.

Ограничения: Низкая скорость изготовления, высокая стоимость оборудования, ограниченные размеры, часто требуется постобработка

Литье металлов под давлением

Порошок смешивается со связующим веществом, формуется в специальную форму, связующее вещество удаляется, а деталь спекается. Сочетает в себе универсальность литья пластмасс под давлением с производительностью металлических деталей.

Преимущества: Жесткие допуски, превосходная обработка поверхности, быстрая, автоматизированная обработка

Ограничения: Ограничения по размеру деталей, требуемое специализированное сырье, этапы после спекания

Порошковая металлургия

Порошок алюминида никеля прессуется в формах и уплотняется. Для достижения полной плотности можно использовать HIP. Традиционные технологии прессования и спекания позволяют получать большие объемы при меньших затратах.

Преимущества: Умеренно сложные геометрии, возможность создания сетчатых форм, плотные свойства

Ограничения: Менее точные, чем аддитивные техники, более простые формы

Термические напыляемые покрытия

Порошковое сырье из алюминида никеля нагревается и подается на подложки для нанесения толстых металлических покрытий с помощью различных технологий - плазменного напыления, HVOF и др.

Преимущества: Защитные покрытия для крупных деталей, таких как трубы или резервуары

Ограничения: Высокая пористость, ограничения по толщине покрытия, тщательная подготовка подложки

Инвестиционное литье

Расплавленный алюминид никеля заливается в специализированные формы, созданные по восковым шаблонам для изготовления сложных и точных литых деталей.

Преимущества: Отличная обработка поверхности, точность размеров, сложные формы в готовом виде

Ограничения: Ограничения по размерам деталей, дорогостоящая оснастка

Таким образом, в то время как традиционное изготовление на фрезерных и токарных станках очень ограничено для алюминида никеля, эти новые методы предлагают расширенные возможности производства в соответствии с высоким потенциалом производительности сплава.

Исследования и разработки

Хотя алюминид никеля обладает привлекательными свойствами, текущие исследования и разработки направлены на расширение понимания механизмов упрочнения сплава, повышение пластичности и вязкости разрушения при комнатной температуре, уточнение состава и микроструктуры на основе вычислительного моделирования и квалификацию для применения при экстремальных температурах в авиационных двигателях, наземных силовых турбинах, ракетных двигателях и ядерных реакторах.

Оптимизация сплавов

Легирующие добавки тантала, хрома, бора и других элементов позволяют изменять вязкость разрушения алюминида никеля при температуре окружающей среды и его высокотемпературные механические свойства. Термодинамическое моделирование в сочетании с искусственным интеллектом помогает определить составы, устойчивые к окислению, ползучести и сегрегации.

Манипулирование зернистой структурой

Размер и морфология зерен алюминида никеля влияют на его пластичность при растяжении и ползучести. Использование направленного затвердевания для создания ориентированных, столбчатых зерен повышает вязкость разрушения при комнатной температуре и сопротивление росту усталостных трещин. Очень крупные столбчатые зерна также повышают долговечность при ползучести.

Инклюзивная инженерия

Введение наноразмерных включений оксида циркония или другой керамики препятствует скольжению по границам зерен и радикально улучшает сопротивление высокотемпературной ползучести. Эти частицы также выводят вредные микроэлементы.

Гибридное производство

Сочетание аддитивного производства со слоевым осаждением и механической обработки позволяет использовать прочность алюминида никеля исключительно там, где это необходимо, в то время как более вязкие сплавы интегрируются в области, требующие устойчивости к повреждениям.

Разработка покрытий

Нанесение на компоненты из алюминида никеля защитных покрытий с превосходной устойчивостью к воздействию окружающей среды создает композитную систему, сочетающую в себе температурные возможности алюминида никеля и экстремальную коррозионную стойкость.

Соединение и ремонт

Алюминиды никеля сложно сваривать плавлением без образования трещин. Разработка технологий низкотемпературной пайки, переходного жидкофазного соединения и порошковой металлургии позволяет использовать алюминид никеля в более сложных узлах и восстанавливать поврежденные компоненты.

Поэтому, несмотря на то, что алюминид никеля уже сегодня доказывает свои достоинства в термоемких приложениях, продолжающиеся научно-технические работы направлены на полное раскрытие его потенциальных эксплуатационных возможностей в наиболее агрессивных средах использования в различных отраслях промышленности.

Принципы разработки никелевого алюминида

Компоненты и детали, разработанные для алюминида никеля, должны учитывать уникальное сочетание высокой прочности и низкой пластичности при комнатных температурах, а также сопротивление разрушению.

Концентрация стресса

Избегайте вырезов, небольших отверстий, острых углов и других неоднородных геометрических форм, создающих локальные повышения напряжения, которые могут привести к образованию трещин даже при умеренных нагрузках. Или локально усильте участок более толстыми секциями.

Остаточные напряжения

Сведите к минимуму методы обработки, создающие остаточные растягивающие напряжения, например, чрезмерную холодную обработку, которая в сочетании с эксплуатационными напряжениями может привести к нарушению локальных пределов разрушения.

Термическая стабильность

При эксплуатации при температурах выше 1000°C убедитесь, что время воздействия не превышает времени, приводящего к микроструктурной эволюции, негативно влияющей на механические свойства из-за разделения элементов или выпадения хрупких фаз.

Поднятие усталости

Проектирование на конечный срок службы при циклических нагрузках путем определения безопасных пределов амплитуды переменных напряжений, коррелирующих с общим количеством циклов эксплуатации, с учетом средних напряжений и окружающей среды.

Допустимость повреждений

Обеспечение достаточной вязкости разрушения путем выбора состава, управления структурой зерна и гибридных сплавов, чтобы противостоять зарождению и росту трещин или обеспечить возможность их обнаружения с помощью неразрушающего контроля.

Коррозионные допуски

По сути, алюминид никеля должен применяться в конструкции консервативно, подобно керамике, - с упором на умеренные, равномерные напряжения и деформации, избегая при этом возникновения напряжений и максимально увеличивая толщину сечения, насколько это возможно. Это гарантирует, что любые локальные дефекты не будут распространяться в процессе эксплуатации, приводя к преждевременному выходу из строя. При тщательном проектировании с учетом уникальных возможностей и ограничений алюминида никеля он надежно служит во многих термонагруженных областях применения.

Контроль и инспекция качества алюминида никеля

Обеспечение порошок алюминида никеля Для обеспечения соответствия изготовленных компонентов техническим условиям требуется сочетание идентификации материала, отбора проб и химического анализа, определения микроструктуры, неразрушающей оценки и проверки механических свойств.

Анализ порошка подтверждает химический состав с помощью оптической эмиссионной или рентгенофлуоресцентной спектроскопии на соответствие спецификации сорта. Просеивание определяет соответствие гранулометрического состава. Кажущаяся плотность и скорость потока Холла определяют свойства порошка для пригодности к последующей обработке.

Положительная идентификация материала (PMI) С помощью спектроскопии лазерного пробоя или рентгеновской флуоресценции определяются фактические и ожидаемые химические свойства сплава для обеспечения качества.

Оптическая микроскопия оценивает микроструктуру - однородность, размер зерна, наличие нежелательных фаз, дефектов - при увеличении до 1000 раз на подготовленных образцах. Анализ изображений позволяет количественно оценить характеристики зерен.

Сканирующая электронная микроскопия выявляет более тонкие микроструктурные детали, такие как границы зерен, мелкие трещины, интерметаллические преципитаты и включения. Элементные карты подтверждают однородность распределения.

Трансмиссионная электронная микроскопия Обеспечивает максимальное увеличение изображения внутренних структур, различая нанопреципитаты, атомные дислокации, фазовые границы и упрочняющие частицы в металлической матрице.

Тестирование по химии С помощью оптической эмиссии или масс-спектрометрии определяются микроэлементы с точностью до долей на миллион, определяя соответствие примесей, таких как сера, кислород и углерод, установленным ограничениям.

Дифракция рентгеновских лучей Определяет присутствующие фазы по их уникальным дифракционным картинам атомной решетки. Подтверждает соответствие состава фаз ожидаемому.

Механические испытания Определяет соответствие прочности, пластичности, вязкости разрушения, циклической усталости, сопротивления ползучести, параметров роста трещин и других свойств проектным минимумам с помощью стандартизированных испытаний образцов на растяжение, сжатие, изгиб, разрушение, циклическую нагрузку в диапазоне температур.

Неразрушающая оценка С помощью жидкостного пенетранта, магнитных частиц, ультразвукового и радиографического контроля выявляются поверхностные и внутренние дефекты. Проверьте целостность критических участков.

Коррозионные испытания путем воздействия среды, имитирующей условия эксплуатации - соляной туман, серосодержащие газы, продукты сгорания, кислоты - оценивает производительность в сравнении с целевыми показателями. Послетестовый анализ выявляет режимы атаки.

Пожизненная оценка Длительные испытания при повышенных температурах позволяют прогнозировать ползучесть, разрыв под напряжением и термомеханическую усталостную прочность в соответствии с потребностями применения - тысячи часов для авиационных двигателей или годы для энергетических установок. Подтверждение проектных пределов.

При использовании алюминида никеля получение ожидаемого результата в значительной степени зависит от проверки соответствия химического состава, микроструктуры и свойств техническим условиям, стандартам и предполагаемым условиям эксплуатации. Проверка качества в сочетании с контролем технологического процесса обеспечивает надежную работу в сложных условиях.

Кодексы и стандарты на алюминид никеля

Использование алюминида никеля в различных отраслях промышленности требует согласования технических спецификаций, связанных с диапазонами химического состава, минимальными свойствами, проверкой качества, производственными процессами, процедурами контроля и методологией проектирования. Стандарты для конкретных областей применения направлены на обеспечение долговечности, безопасности и функциональности.

Аэрокосмическая промышленность

AMS 4001 - Отливки из алюминида никеля

AMS 2774 - Термообработка никель-алюминиевых порошковых сплавов

Они охватывают химические составы, механические свойства при комнатной и повышенной температуре, стандарты металлографии, процедуры испытаний, этапы обеспечения качества и контроль процесса, предназначенные для компонентов авиационных двигателей.

Аддитивное производство

ASTM F3055 - Стандартная спецификация аддитивного производства структурных компонентов из алюминида никеля (Ni3Al) методом порошкового наплавления

В нем приведены требования к порошковому сырью, принципам проектирования, основам технологического процесса, последующей обработке, методам испытаний, контролю и критериям приемки при изготовлении деталей из алюминида никеля с использованием технологии лазерного порошкового слоя.

Автомобильная промышленность

В то время как стандарты для автомобильной промышленности все еще находятся в стадии разработки, регуляторы и руководства по использованию высокоэффективных сплавов из аэрокосмического или энергетического секторов часто адаптируются или перенимаются.

Промышленное отопление

Марки ASM 2700 определяют различные сплавы на основе алюминида никеля, используемые для изготовления излучающих труб, муфелей и других компонентов печей, определяя химический состав, механические характеристики, формы изделий и проверки качества, соответствующие условиям термической обработки.

В целом, использование этих общепринятых кодов и спецификаций при производстве или покупке алюминида никеля обеспечивает согласованность между производителями, изготовителями деталей и конечными пользователями в отношении показателей, связанных с качеством, надежностью и безопасностью для предполагаемых температурных режимов.

Научные публикации по алюминиду никеля

Основные темы, изучаемые в настоящее время в мире, включают в себя алюминид никеля:

• Фундаментальные механизмы деформации, упрочнения и повреждения
• Разработка сплавов
• Производство порошков и включение керамических частиц
• Аддитивное производство
• Гибридные структуры с другими сплавами
• Защитные покрытия
• Улучшение свариваемости

Основные моменты

• В Оксфордском университете смоделировали межатомное соединение добавок в сплавы для снижения охрупчивания
• Университет Висконсина продемонстрировал увеличение срока службы при ползучести 30-40% за счет нановключений оксида циркония
• Японская компания JAMRI разработала лопатки из алюминида никеля для испытаний турбин при температуре 700°C
• GE Aviation производит детали турбин с использованием технологии лазерного порошкового наплавления
• Австралийская компания ANSTO создала инновационные методы низкотемпературного склеивания

Поэтому ведущие исследовательские группы и крупные промышленные игроки по всему миру продолжают расширять возможности алюминида никеля, знания о его обработке и внедрении в критически важных областях чистой энергетики, силовых установок и высокотемпературных технологий.

Постоянная публикация результатов исследований в авторитетных рецензируемых журналах позволяет обмениваться накопленным опытом, способствуя повышению уровня зрелости этого высокоэффективного интерметаллического соединения. Растущий объем научных работ по алюминиду никеля свидетельствует о значительном интересе и прогрессе в научном сообществе в деле повышения его нынешней нишевой роли до гораздо более широкого материального решения.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Каково основное применение порошка алюминида никеля?

Основное применение - изготовление компонентов для высокотемпературных применений, в основном в аэрокосмической, энергетической и автомобильной отраслях, где необходимо сохранять хорошую механическую прочность в сильно нагретой, окислительной или коррозионной атмосфере, превышающей 1000°F (540°C).

Почему при высоких температурах алюминид никеля лучше, чем нержавеющие стали?

Алюминий и другие легирующие элементы позволяют алюминиду никеля противостоять окислению, коррозии и деформации гораздо лучше, чем нержавеющим сталям при температуре выше 1000°F. При этом он жертвует некоторой вязкостью при комнатной температуре ради термической стабильности.

Какой металл имеет самую высокую температуру плавления?

Вольфрам имеет самую высокую температуру плавления - 6192°F (3422°C). Однако алюминид никеля сохраняет полезную прочность до температуры более 2000°F, что гораздо выше верхнего предела полезной температуры вольфрама.

Лучше ли алюминид никеля, чем инконель?

Суперсплавы никеля инконеля обеспечивают более высокую прочность на разрыв при самых высоких температурах (>1100°C), но они тяжелее, дороже и обладают меньшей стойкостью к окислению, чем алюминиды никеля в некоторых температурных диапазонах.

В каких отраслях используется алюминид никеля?

Аэрокосмическая отрасль является ведущей в производстве лопаток для турбин, турбокомпрессоров и сопел для ракет. Благодаря жаропрочности и коррозионной стойкости алюминида никеля он находит все большее применение в таких отраслях энергетики, как концентрированная солнечная энергия, химическая обработка и силовые турбины.

Ржавеет ли алюминид никеля?

Нет - высокое содержание алюминия образует прочный слой оксида алюминия, защищающий основной металл от воздействия кислорода при высоких температурах. Этот самовосстанавливающийся оксидный слой обеспечивает превосходную стойкость к окислению.

Можете ли вы сварить алюминид никеля?

Алюминид никеля трудно сварить плавлением без образования трещин, однако в настоящее время ведутся работы по созданию возможности сварки с помощью методов пайки. Присадочное производство с использованием лазерного порошкового слоя обеспечивает альтернативный подход к "сварке" в твердом состоянии.

Почему алюминид никеля трудно поддается обработке?

Высокая прочность противостоит резанию, а низкая пластичность при комнатной температуре приводит к разрушению и разрыву под воздействием механических нагрузок, а не к плавной деформации, как у стали. Требуется частая смена инструмента и специальные сорта с прочными оксидными покрытиями.

Является ли алюминид никеля токсичным?

Элементарные никель и алюминий обладают низкой токсичностью и являются распространенными инженерными металлами. Однако мелкодисперсный порошок алюминида никеля представляет риск для здоровья дыхательных путей, как и другие мелкодисперсные порошки, и требует принятия контрмер при обращении и обработке.

Таковы общие вопросы о свойствах, производстве и применении порошка алюминида никеля. Обращайтесь к нам с любыми другими вопросами!

узнать больше о процессах 3D-печати