Ниобиевый порошок: введение, применение, преимущества
Оглавление
Ниобий - тугоплавкий металл с уникальными свойствами, такими как высокотемпературная прочность, коррозионная стойкость и сверхпроводимость. Ниобиевый порошок позволяет изготавливать из этого металла современные компоненты с помощью таких технологий, как аддитивное производство и порошковая металлургия.
В этом руководстве представлен подробный обзор порошка ниобия, включая его свойства, методы производства, характеристики частиц, области применения, преимущества, ограничения, цены и сравнение с альтернативными металлами.
Введение в Ниобиевый порошок
Ниобиевый порошок обладает следующими основными характеристиками:
- Изготавливается из тугоплавкого элемента ниобия (Nb)
- Высокая температура плавления 2477°C
- Плотность 8,57 г/см3
- Выпускаются с различным распределением частиц по размерам
- В основном используется в цементированных карбидах и сверхпрочных сплавах
- Также используется в электронике, оптике и сверхпроводниках
- Подходит для аддитивного производства, термического напыления и MIM
Тугоплавкие свойства ниобия позволяют изготавливать специализированные высокоэффективные компоненты методами порошковой металлургии.
![Ниобиевый порошок: введение, применение, преимущества 1 порошок ниобия](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/Al-3104-powder.jpg)
Свойства и характеристики ниобиевого порошка
Физические свойства
- Плотность: 8,57 г/см3
- Температура плавления: 2477°C
- Электрическое сопротивление: 15 мкОм-см
- Теплопроводность: 53 Вт/м-К
- Тепловое расширение: 7,3 мкм/м-К
Механические свойства
- Прочность на разрыв: 550 МПа
- Предел текучести: 240 МПа
- Удлинение: 30%
- Модуль упругости: 105 ГПа
Высокотемпературные свойства
- Сохраняет прочность при температуре выше 1000°C в вакууме
- Сверхпроводящий переход при 9,2 К
- Низкое давление паров даже вблизи точки плавления
Химические свойства
- Отличная коррозионная стойкость
- Образует устойчивый защитный оксидный слой
- Низкая растворимость в сплавах Fe, Ni, Cu
Методы производства Ниобиевый порошок
Основные технологии, используемые для производства порошка ниобия, включают в себя:
- Гидридирование-Обезвоживание - Наиболее распространенный метод получения тонких порошков ниобия
- Снижение содержания кальция - Восстановление Nb2O5 для получения ниобия высокой чистоты
- Электронно-лучевая плавка - Плавление и распыление в мелкий порошок
- Сокращение выбросов углерода - Использует углерод для восстановления пентоксида ниобия
Обработка порошков
- Дегазация в вакууме для уменьшения содержания примесей
- Измельчение и кондиционирование для улучшения характеристик порошка
- Легирование другими элементами, например, титаном
Контроль уровня кислорода и достижение высокой чистоты очень важны при производстве ниобиевого порошка.
Размер и морфология частиц
Распределение по размерам
- Диапазон от 1 до 150 микрон
- Малые размеры предпочтительны для аддитивного производства
- Большие размеры используются для нанесения покрытий методом термического напыления
Морфология частиц
- Нерегулярная морфология с частицами-спутниками
- Придание почти сферической формы с помощью плазменной обработки
- Расход измеряется расходомером Холла
Химический состав
- Содержание ниобия выше 99,8% чистоты
- Низкий уровень кислорода, азота и углерода
- Соответствует стандартным спецификациям ASTM
Применение ниобиевого порошка
Основные области применения ниобиевого порошка включают:
Аддитивное производство
- Аэрокосмические и авиационные компоненты
- Высокотемпературная оснастка
- Вакуумные приложения
- Нестандартные или сложные геометрические формы
Цементированные твердые сплавы
- Режущий инструмент и быстроизнашивающиеся детали
- Повышает прочность и трещиностойкость
Никелевые суперсплавы
- Добавление упрочняющего сплава
- Сплавы типа Inconel 625, 718
Электроника
- Конденсаторы, сверхпроводники
- Оптические покрытия
- Формирование луча
Покрытия
- Коррозионностойкие покрытия
- Применение термического напыления
Преимущества и достоинства ниобиевого порошка
Некоторые основные преимущества использования ниобиевого порошка:
- Высокая прочность сохраняется при повышенных температурах
- Отличная стойкость к окислению и коррозии
- Низкий коэффициент теплового расширения
- Хорошая тепло- и электропроводность
- Повышает прочность суперсплавов и цементированных карбидов
- Относительно стабильные цены на металлы
- Обеспечивает аддитивное производство сложных деталей
- Обеспечивается высокая химическая чистота
- Возможно изготовление сплавов по индивидуальному заказу
- Более низкая плотность по сравнению с вольфрамом или танталом
Уникальные свойства ниобия позволяют использовать его в специализированных областях, где требуется высокая температурная стабильность и/или низкое тепловое расширение.
Ограничения и недостатки
К числу ограничений, связанных с использованием порошка ниобия, относятся:
- Высокая стоимость по сравнению с никелевыми и железными порошками
- Более низкая свариваемость по сравнению с нержавеющими сталями
- Восприимчивость к водородному охрупчиванию
- Пирофорная природа требует осторожного обращения.
- Ограниченная база поставщиков по сравнению с распространенными сплавами
- Из-за тугоплавкости требуется специальное плавильное оборудование
- Разработка параметров, необходимых для применения новых добавок
- Возможны оксидные включения, требующие тщательной дегазации
Необходимо тщательно контролировать процессы производства порошков и процедуры обращения с ниобием.
Ниобиевый порошок Ценообразование
Диапазон цен на порошок ниобия:
- <10 мкм: $70-$100 за кг
- 10-45 мкм: $50-$70 за кг
- 45-106 мкм: $40-$60 за кг
- Цена зависит от размера частиц, чистоты и объема заказа
- Требуется сырье высокой чистоты, что увеличивает затраты
- Ограниченность поставщиков приводит к росту затрат
- По-прежнему экономичен для некоторых дорогостоящих применений
Долгосрочные соглашения позволяют обеспечить стабильные цены на ниобиевый порошок со стороны поставщиков.
Сравнение с альтернативными металлическими порошками
Сравнение с вольфрамовым порошком
- Ниобий имеет меньшую плотность, чем вольфрам
- Более низкая температура плавления по сравнению с вольфрамом
- Аналогичные прочностные характеристики при высоких температурах
- Менее химически реактивен, чем вольфрам
Сравнение с танталовым порошком
- Более низкая плотность по сравнению с танталом
- Плавится при гораздо более низкой температуре, чем тантал
- Менее радиоактивен, чем природный тантал
- Более дешевая альтернатива танталу
Против титанового порошка
- Более высокая термостойкость по сравнению с титаном
- Более высокая плотность и низкая пластичность
- Гораздо более высокая стоимость по сравнению с титановыми порошками
- Титан обладает лучшей коррозионной стойкостью в некоторых условиях
Вопросы и ответы
Вопрос: Как производится ниобиевый порошок?
О: Основной метод производства - гидрирование-дегидрирование, при котором пентоксид ниобия подвергается химическому восстановлению и измельчается в мелкий порошок. Высокая чистота поддерживается с помощью контролируемых процессов.
Вопрос: Каковы основные области применения ниобиевого порошка?
О: Основные области применения включают цементированные карбиды, никелевые сверхпрочные сплавы, электронику и покрытия. Все большее применение находит аддитивное производство аэрокосмических и инструментальных компонентов, требующих высокой температурной стабильности.
Вопрос: В какие сплавы добавляют ниобиевый порошок?
О: Ниобий легируется для повышения высокотемпературной прочности никелевых и кобальтовых суперсплавов. Он также улучшает цементируемые карбиды, изготовленные из карбидов вольфрама, титана и тантала.
Вопрос: Реагирует ли ниобий с атмосферным кислородом?
О: При комнатной температуре ниобий образует защитный оксидный слой, который препятствует дальнейшей реакции. При более высоких температурах, чем 400°C, он легко вступает в реакцию с атмосферным кислородом и сгорает.
Вопрос: Какие размеры частиц порошка ниобия доступны?
О: Типичные диапазоны размеров составляют 1-10 микрон для AM, 10-45 микрон для прессования и 45-150 микрон для термического напыления. Более тонкие порошки обеспечивают лучшее разрешение, но стоят дороже.
Вопрос: Является ли порошок ниобия пирофорным?
О: Да, ниобиевый порошок может самовозгораться на воздухе, особенно при тонких размерах менее 45 микрон. Для предотвращения пожара необходимо соблюдать надлежащие меры предосторожности при работе с ним.
Вопрос: Как безопасно хранить порошок ниобия?
О: Ниобиевый порошок должен храниться в герметичных контейнерах в инертных газах, таких как аргон, для предотвращения окисления и пирофорного воспламенения. Строго контролируемые условия обработки и хранения имеют решающее значение.
Вопрос: Можно ли использовать порошок ниобия повторно?
О: Неиспользованный ниобиевый порошок может быть использован повторно после отсеивания для удаления загрязнений. Однако для критических применений обычно рекомендуется использовать свежий порошок, чтобы избежать дефектов при повторном использовании.
Поделиться
Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
Электронная почта
MET3DP Technology Co., LTD - ведущий поставщик решений для аддитивного производства со штаб-квартирой в Циндао, Китай. Наша компания специализируется на производстве оборудования для 3D-печати и высокопроизводительных металлических порошков для промышленного применения.
Сделайте запрос, чтобы получить лучшую цену и индивидуальное решение для вашего бизнеса!
Похожие статьи
О компании Met3DP
Воспроизвести видео
Последние обновления
Наш продукт
CONTACT US
Есть вопросы? Отправьте нам сообщение прямо сейчас! После получения Вашего сообщения мы всей командой выполним Ваш запрос.
Получите информацию о Metal3DP
Брошюра о продукции
Получить последние продукты и прайс-лист
![металлический 3dp логотип малый](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/metal-3dp-logo-small.png)
Металлические порошки для 3D-печати и аддитивного производства
КОМПАНИЯ
ПРОДУКТ
ИНФОРМАЦИЯ О КОНТАКТЕ
- Город Циндао, Шаньдун, Китай
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731