Лучший порошок Hastelloy X для 3D-печати в 2024 году

Хастеллой X это порошок сплава на основе никеля, обладающий превосходной высокотемпературной прочностью, стойкостью к окислению и технологичностью. В данном руководстве представлен полный обзор Порошок Хастеллой X включая его свойства, обработку, применение, поставщиков, затраты и многое другое.

Обзор Порошок хастеллоя X

Hastelloy X — запатентованный порошок сплава никель-хром-железо-молибден, разработанный для обеспечения превосходных характеристик в экстремальных условиях до 1300°F (704°C). Ключевые особенности включают в себя:

• Высокая температурная прочность и сопротивление ползучести
• Отличная стойкость к окислению и коррозии
• Хорошая свариваемость и технологичность
• Устойчивость к растрескиванию при разрыве
• Может быть состарено и закалено путем термической обработки.

Он предлагает превосходные механические свойства по сравнению с другими никелевыми сплавами благодаря добавкам хрома, молибдена и вольфрама. Эта комбинация придает Hastelloy X превосходную стойкость к окислению, науглероживанию и хлорированию.

Hastelloy X чаще всего используется в виде порошка в процессах аддитивного производства, таких как лазерная сварка в порошковом слое (L-PBF) и направленное осаждение энергии (DED). Мелкие сферические порошки обеспечивают плавную сыпучесть, плотность упаковки и растекаемость, необходимые для высококачественных деталей, напечатанных на 3D-принтере.

Сплав также производят в виде проволоки, листов, пластин, труб и отливок. Детали из порошковой металлургии Hastelloy X можно легко подвергать последующей обработке посредством горячего изостатического прессования (HIP) и термической обработки для дальнейшего улучшения свойств.

Области применения порошка хастеллоя Х

Выдающаяся жаропрочность Hastelloy X делает его пригодным для применения в экстремальных условиях, включая:

• Самолеты и аэрокосмическая промышленность – канистры для горения, компоненты ракет, сопла ракет.
• Производство электроэнергии – Детали горячей секции газовой турбины
• Химическая обработка – трубы риформинга, крекеры, теплообменники.
• Автомобильная промышленность – Детали турбокомпрессора, выпускные клапаны

Другие области применения включают оболочку ядерного топливного элемента, детали печей и стеклянные формы. Хорошая стойкость Hastelloy X к окислению позволяет ему заменять более дорогие тугоплавкие металлы во многих областях применения.

Состав и характеристики

Порошок Hastelloy X обычно имеет номинальный состав (вес %):

• Никель: 471ТП3Т
• Хром: 221ТП3Т
• Железо: 181ТП3Т
• Молибден: 91ТП3Т
• Кобальт: 2.5%
• Вольфрам: 11ТП3Т

Ключевые характеристики порошка Hastelloy X включают:

Параметр	Спецификация
Размер частиц	15-45 мкм
Содержание кислорода	<1000 ppm
Кажущаяся плотность	≥4 г/см3
Расход	≥25 с/50 г
Химический состав	Ни: Баланс <br> Кр: 21-231ТП3Т <br> Фе: 17-20% <br> Пн: 8-10% <br> Ко: 2-31ТП3Т <br> Ж: 0,6-1,21ТП3Т

Процессы производства деталей из Hastelloy X

Порошок Hastelloy X можно использовать для производства компонентов с помощью нескольких аддитивных и традиционных технологий производства.

Аддитивные производственные процессы

Лазерное порошковое напыление (L-PBF)

L-PBF — один из наиболее распространенных процессов аддитивного производства металлов. Лазер выборочно плавит и сплавляет слои порошка на основе 3D-модели, создавая деталь слой за слоем. Сферическая морфология порошка Hastelloy X и оптимизированное распределение размеров идеально подходят для этого процесса.

Ключевые преимущества деталей L-PBF Hastelloy X:

• Сложные геометрии и легкие конструкции
• Минимальные отходы материалов
• Высокая плотность и механические свойства
• Хорошее качество поверхности
• Короткие сроки изготовления прототипов и производства

Направленное энергетическое осаждение (DED)

DED использует сфокусированный источник тепла, такой как лазер, электронный луч или плазменная дуга, для плавления металлического порошка или проволоки, которые затем осаждаются и наращиваются слой за слоем.

Преимущества DED с Hastelloy X включают в себя:

• Возможность ремонта и добавления функций к существующим деталям.
• Большие объемы сборки, чем процессы с порошковым слоем
• Низкая пористость и остаточное напряжение
• Возможно сочетание различных материалов или градиентов.

Струйная обработка вяжущего

При струйной обработке связующего жидкий связующий агент выборочно наносится на слой металлического порошка для создания неспеченной детали. Необработанные детали Hastelloy X затем спекаются, чтобы сплавить частицы вместе в плотную конечную деталь.

Преимущества деталей из связующего струи Hastelloy X:

• Очень высокая скорость печати по сравнению с лазерными процессами.
• Никаких вспомогательных структур не требуется
• Возможны большие объемы сборки
• Более низкие затраты на оборудование, чем при лазерных процессах

Традиционные производственные процессы

Порошок Hastelloy X также можно переработать в полностью плотные детали, используя:

• Литье металлов под давлением (MIM) – смешивание мелкого порошка со связующим, литье под давлением, затем спекание.
• Горячее изостатическое прессование (HIP) – применение высокой температуры и изостатического давления газа к порошку для его уплотнения.
• Порошковая ковка – уплотнение и нагревание порошка в форме для придания ему формы и уплотнения.

Эти традиционные подходы порошковой металлургии позволяют производить детали сложной сетчатой формы с минимальной механической обработкой. Изотропные свойства обеспечивают надежную работу.

Как выбрать порошок Hastelloy X？

Характеристики порошка

При выборе порошка Hastelloy X следует учитывать следующие ключевые характеристики:

Размер частиц – Влияет на сыпучесть порошка, чистоту поверхности и плотность. Типичный диапазон составляет 15–45 мкм. Чем тоньше, тем лучше разрешение, но поток может быть плохим.

Морфология – Сферические порошки с гладкой поверхностью обеспечивают лучшую растекаемость и растекание. Неправильная форма усложняет обработку.

Кажущаяся плотность – Более высокая плотность улучшает загрузку порошкового слоя, теплопроводность и конечную плотность детали. Рекомендуются значения ≥4 г/см3.

Расход – Важно для равномерного распределения порошка по рабочей пластине. Скорость текучести 25-35 с/50 г указывает на хорошую текучесть.

Содержание кислорода – Низкое содержание кислорода приводит к улучшению плотности и механических свойств. Должно быть <1000 ppm.

Химический состав – Должен соответствовать указанному диапазону состава Hastelloy X по свойствам.

Репутация поставщика и системы качества

Авторитетные поставщики с строгим контролем качества необходимы для надежного и стабильного порошка:

• Строгий химический анализ и тестирование характеристик порошка
• Порошок, произведенный в контролируемых условиях
• Строгий отбор проб и тестирование партий
• Контроль процессов и СОПы по обращению, хранению и транспортировке
• Сертификаты качества, такие как ISO 9001, ISO 13485.

Стоимость порошка Hastelloy X

Порошок Hastelloy X стоит от $60 до 100 долларов США за кг. Цены зависят от количества заказа, качества/характеристик порошка, бренда поставщика и географического положения. Более крупные заказы обычно имеют более низкие затраты на единицу продукции.

Met3dp Hastelloy X порошок прайс-лист:

Металлический порошок	Размер	Количество	Цена/кг
Порошок Хастеллой X	15-45um	1 кг	$107
Порошок Хастеллой X	15-45um	10 кг	$79
Порошок Хастеллой X	15-45um	100 кг	$70

Как выбрать Поставщик порошка хастеллоя X？

Ключевые факторы при выборе поставщика порошка Hastelloy X включают в себя:

Репутация – Опытные компании с доказанным успехом и довольными клиентами. Ищите отзывы и тематические исследования.

Качество – Строгий контроль качества, отбор проб, тестирование, сертификация и документирование.

Экспертиза – Глубокие знания металлургического и порошкового производства. Возможность индивидуальной настройки порошков при необходимости.

Последовательность – Надежные процессы гарантируют соответствие каждой партии спецификациям.

Инвентарь – Наличие готового склада в малых и больших количествах позволяет избежать длительных сроков выполнения заказов.

Обслуживание клиентов – Отзывчивость на запросы, техническая поддержка и рекомендации.

Дистрибьюторская сеть – Склады рядом с вами позволяют избежать длительных сроков доставки и задержек.

Цены — Разумные цены на необходимые объемы заказа и характеристики порошка.

Условия – Гибкие условия оплаты, стоимость/время доставки и варианты покупки.

Ведущие мировые поставщики порошка из хастеллоя X включают Met3DP, Sandvik, Carpenter Technology, Praxair и AP&C. Это поможет сравнить несколько поставщиков по этим критериям, чтобы найти наиболее подходящего для ваших нужд и бюджета.

Установка и эксплуатация порошковых систем Hastelloy X AM

Установка и эксплуатация систем аддитивного производства металлов, способных обрабатывать порошок Hastelloy X, требует внимания к:

Системные Требования – Электроэнергия, подача инертного газа, охладитель, вентиляция. Системам L-PBF, таким как EOS M400, требуется мощность ~65 кВт.

Условия объекта – Температура 20-25°С. Относительная влажность 30-701ТП3Т. Минимальные колебания температуры/влажности.

Персонал – Обученные системные операторы. Отдельная команда постобработки. Техническая поддержка системы.

Обработка сырья — Перчаточные боксы, оборудование для просеивания порошка, системы переработки порошка. Минимизируйте контакт порошка с воздухом и влагой.

Рабочий процесс – Оптимизация параметров, настройка сборки, постобработка, контроль качества. Цифровой рабочий процесс от проекта до готовой детали.

Требования к мониторингу – Построить камеры наблюдения. Анализаторы остаточного кислорода. Предупреждает, если параметры превышают пределы.

Безопасность – Закрытые системы. СИЗ оператора. Пределы воздействия металлических порошков. Меры по предотвращению пожаров и взрывов.

Техническое обслуживание – Периодическое техническое обслуживание согласно предписаниям производителя. Лазер, оптика, система подачи порошка, датчики.

Калибровка – Регулярная калибровка измерителя мощности лазера, устройства измерения толщины порошкового слоя, датчиков O2.

Оптимизация параметров – Достигайте свойств материала за счет оптимизации мощности лазера, скорости, расстояния между штрихами, толщины слоя и ориентации сборки.

Тщательный контроль и мониторинг этих аспектов необходимы для безопасного и воспроизводимого производства высококачественных деталей из Hastelloy X.

Методы постобработки деталей из Hastelloy X AM

Детали Hastelloy X, полученные в результате аддитивного производства, требуют последующей обработки для достижения окончательных свойств и качества:

Удаление опоры – Для некоторых процессов, таких как L-PBF, опоры необходимо удалять из внутренних полостей и выступов, часто с использованием электроэрозионной резки.

Снятие стресса – Термическая обработка ниже температуры отжига на раствор для снижения остаточных напряжений в процессе сборки. Диапазон 450-760°C.

Горячее изостатическое прессование (ГИП) – Применение атмосферы инертного газа под высоким давлением при высокой температуре для закрытия внутренних пустот и уплотнения микроструктуры.

Обработка поверхности – Механическая обработка, шлифовка, пескоструйная обработка или полировка наружных поверхностей для улучшения шероховатости, точности и эстетики поверхности.

Заключительная очистка детали – Вибрационная обработка, очистка в щелочных растворах или растворителях удаляет отслаивающиеся частицы порошка и поверхностные загрязнения.

Лечение раствором – Нагрев выше температуры растворения сплава, а затем быстрое охлаждение/закалка для растворения вторичных фаз и улучшения механических свойств.

Старение/дисперсионное твердение – Термическая обработка, обеспечивающая образование мелких упрочняющих выделений внутри микроструктуры сплава.

Правильная постобработка является ключом к достижению свойств и характеристик материала, необходимых для применения. Используемые методы зависят от процесса AM, геометрии конструкции и функциональных требований конечного использования.

Контроль качества и испытания порошка и деталей Hastelloy X

Тщательный контроль качества и тестирование имеют решающее значение при работе с порошковым сырьем Hastelloy X и печатными деталями:

Тестирование порошков – Химический состав, гранулометрический состав, расход, насыпная плотность, морфология, примеси. Гарантирует, что порошок соответствует спецификациям.

Контроль параметров – В процессе процесса контролируется толщина слоя, скорость лезвия устройства для повторного нанесения покрытия, мощность лазера, расстояние между штрихами, скорость сканирования и т. д. для обеспечения оптимальной сборки.

Визуальный контроль – Проверьте наличие поверхностных дефектов, трещин, короблений, расслоений между слоями, используя при необходимости проникающую краску.

Проверка размеров -Измерение критических размеров для проверки соответствия модели САПР с помощью КИМ или 3D-сканеров.

Измерение плотности – Убедитесь, что теоретическая плотность ≥99,5% достигнута для обеспечения механической целостности. Использование метода Архимеда или рентгеновской компьютерной томографии.

Испытание шероховатости поверхности – Количественная оценка качества поверхности готовых и постобработанных деталей. Оптическая профилометрия или стилусные инструменты.

Механические испытания – Растяжение, усталость, вязкость разрушения, твердость, испытания на удар по Шарпи в соответствии с применимыми стандартами ASTM.

Характеристика микроструктуры – Оптический анализ, анализ SEM и EBSD проверяют пористость, растрескивание, морфологию зерен, выделения и дислокации.

Химический анализ – ICP-OES или XRF-спектроскопия проверяет правильность конечного состава сплава.

Неразрушающий контроль – Ультразвуковой, рентгенографический, вихретоковый, магнитопорошковый контроль ответственных компонентов.

Данные этого обширного тестирования подтверждают свойства и качество. Детали, которые не прошли проверку, могут потребовать повторной сборки или дальнейшей постобработки.

Плюсы и минусы Hastelloy X по сравнению с альтернативами

Порошок хастеллоя X

Плюсы

• Отличные механические свойства при высоких температурах до ~700°C.
• Лучшая стойкость к окислению, чем у нержавеющих сталей или Inconel 718.
• Более высокая прочность, чем у Inconel 625, и устойчивость к окислению.
• Хорошая свариваемость по сравнению с другими суперсплавами на основе Ni.
• Более низкая стоимость, чем тугоплавкие сплавы, такие как тантал или вольфрам.

Cons

• Худшие характеристики при высоких температурах по сравнению с Inconel 718 выше ~650°C.
• Подвержено охрупчиванию при воздействии серы или свинца при высоких температурах.
• Труднее обрабатывать, чем аустенитные нержавеющие стали.
• Более высокая стоимость, чем у нержавеющих сталей.

Порошок Inconel 625

Плюсы

• Отличная коррозионная стойкость в широком диапазоне сред.
• Высокая прочность при комнатной температуре и 600°C.
• Хорошая стойкость к окислению до 980°C.
• Более низкая стоимость, чем Hastelloy X или Inconel 718.

Cons

• Меньшая термостойкость, чем у Hastelloy X.
• Восприимчив к точечной коррозии в некоторых средах
• Подвержен термическому усталостному растрескиванию

Порошок инконеля 718

Плюсы

• Сохраняет прочность до 704°C, лучше, чем Hastelloy X при очень высоких температурах.
• Высокая устойчивость к ползучести и усталости
• Хорошая коррозионная стойкость во многих средах.

Cons

• Плохая стойкость к окислению при температуре выше 600°C.
• Склонен к растрескиванию после сварки.
• Сваривать труднее, чем Hastelloy X.

Порошок из нержавеющей стали 316L

Плюсы

• Отличная коррозионная стойкость в различных средах.
• Легко свариваются и поддаются механической обработке
• Хорошая биосовместимость для медицинского применения.
• Более низкая стоимость, чем у никелевых суперсплавов.

Cons

• Ограниченная способность работать при высоких температурах, не может превышать ~315°C.
• В некоторых средах подвержены точечной и щелевой коррозии.
• Меньшая твердость и износостойкость

Благодаря наилучшему сочетанию технологичности, прочности и стойкости к окислению до 704°C Hastelloy X обеспечивает преимущества перед этими альтернативами во многих областях применения.

Использование и применение деталей Hastelloy X от AM

Аддитивное производство делает возможным производство сложных компонентов из Hastelloy X, адаптированных для требовательных применений:

Аэрокосмическая промышленность

• Банки для сжигания и вкладыши
• Лопасти и сопла авиационных двигателей
• Ракетные двигатели и компоненты двигательной установки
• Турбонасосы и клапаны космических кораблей

Газовые турбины

• Камеры сгорания, переходы и детали тракта горячего газа
• Топливные форсунки
• Тепловые экраны
• Лопасти, лопатки и кожухи

Химическая обработка

• Трубы печи риформинга
• Этиленовые крекерные трубки
• Технологические газообменники ДДГ
• Форсунка для впрыска катализатора установки псевдоожиженного каталитического крекинга

Автомобильная промышленность

• Компоненты выхлопной системы
• Колеса и корпус турбокомпрессора
• Теплозащитные детали

Стеклянные формы

• Прецизионные стеклянные линзы и формы призм
• Формы для выдувания стекла

Ядерный

• Оболочка и компоненты твэла

Уникальные преимущества Hastelloy X позволяют создавать более легкие и функциональные компоненты в таких экстремальных условиях по сравнению с традиционными материалами и технологиями производства.

Установка и обслуживание деталей Hastelloy X AM

Правильная установка и обслуживание являются ключом к достижению ожидаемого срока службы компонентов Hastelloy X AM в требовательных приложениях:

Подготовка поверхности – Для таких деталей, как лопатки турбины, тщательно отполируйте поверхности и удалите порошок, оставшийся в щелях, чтобы предотвратить ускоренное разрушение во время обслуживания.

Проверка размеров – После постобработки убедитесь, что критически важные интерфейсы и размеры соответствуют спецификациям, чтобы детали правильно подходили при сборке.

Меры предосторожности при обращении – Будьте осторожны, чтобы избежать истирания резьбы и поверхностей во время сборки. Используйте правильные методы затяжки.

Защита от коррозии – Нанесите на сопрягаемые поверхности соответствующие защитные покрытия в качестве ингибиторов коррозии. Замаскируйте охлаждающие отверстия во время нанесения покрытия.

Способ установки – При установке детали следуйте инструкциям производителя. Учитывайте различия в тепловом расширении микроструктуры АМ.

Условия эксплуатации – Не превышайте предельные значения температуры, давления, расхода, скорости вращения и нагрузки при эксплуатации.

Мониторинг – Используйте датчики и онлайн-мониторинг для отслеживания состояния деталей и раннего выявления проблем.

Техническое обслуживание – Периодические проверки на износ, трещины, коррозионные повреждения, коробление, окисление. Замените по мере необходимости.

Процедуры очистки – Используйте соответствующие методы для очистки деталей во время технического обслуживания, не повреждая поверхности.

Правильная установка в сочетании с мониторингом, обслуживанием и заменой при необходимости позволит раскрыть весь потенциал компонентов AM Hastelloy X и обеспечить их долгосрочную работу.

Часто задаваемые вопросы о порошке Hastelloy X

Вопрос: Какой диапазон размеров частиц лучше всего подходит для процессов AM, таких как L-PBF?

О: Рекомендуемый размер частиц составляет 15–45 микрон. Более мелкие порошки размером около 15 мкм обеспечивают хорошее разрешение и чистоту поверхности, а размеры до 45 мкм улучшают текучесть порошка и плотность упаковки.

Вопрос: Требуется ли сушка или плазменная обработка порошка Hastelloy X перед AM?

Ответ: Порошок Hastelloy X обычно распыляется распылением в инертном газе, поэтому перед печатью не требуется дополнительной сушки или плазменной обработки. С порошком следует обращаться правильно, чтобы избежать поглощения избыточной влаги из воздуха во время хранения/транспортировки.

Вопрос: Каковы общие процедуры термообработки Hastelloy X?

A: Типичная термическая обработка представляет собой 2-часовой отжиг в растворе при 1150°C с последующим охлаждением на воздухе, затем 20-часовое дисперсионное твердение при 760°C и охлаждение на воздухе. Это усиливает Hastelloy X за счет гамма-преципитации.

узнать больше о процессах 3D-печати