Порошок сплава GH3536 был разработан специально для аддитивного производства с использованием оптимизации состава и методов распыления порошка для достижения более высоких свойств по сравнению с традиционными никелевыми суперсплавами. Основные характеристики порошка сплава GH3536 включают:

• Высокая прочность при температурах до 760°C (1400°F)
• Стойкость к окислению и коррозии в жестких условиях эксплуатации
• Отличная термоусталостная прочность и устойчивость к образованию трещин
• Хорошая печатаемость и низкая пористость в напечатанных деталях
• Может подвергаться возрастной закалке для оптимизации прочности и пластичности

Сочетание этих свойств позволяет использовать GH3536 для деталей аэрокосмической, энергетической, нефтегазовой и химической промышленности, подвергающихся воздействию экстремальных температур и нагрузок. Использование этого современного порошка может быть полезно как при изготовлении новых деталей, так и при ремонте изношенных.

 

 

Состав порошка сплава GH3536

GH3536 имеет сложный состав, разработанный для обеспечения оптимального баланса свойств. Номинальный состав приведен ниже:

Элемент	Вес %
Никель (Ni)	Баланс
Хром (Cr)	13.5 – 16.0
Кобальт (Co)	12.0 – 15.0
Вольфрам (Вт)	5.0 – 7.0
Тантал (Ta)	3.0 – 5.0
Алюминий (Al)	2.8 – 3.8
Титан (Ti)	0.5 – 1.5
Ниобий (Nb)	0.5 – 1.5
Гафний (Hf)	0.2 – 0.8
Углерод (C)	0.05 – 0.15
Бор (B)	0.01 – 0.03
Цирконий (Zr)	0.01 – 0.05

Никель образует матрицу, а такие элементы, как хром, кобальт и алюминий, повышают устойчивость к окислению. Тугоплавкие элементы тантал, вольфрам, ниобий и гафний способствуют повышению прочности при повышенных температурах. Титан и ниобий упрочняют сплав за счет образования карбидов. Небольшое количество углерода, бора и циркония усиливает закалку осаждением.

Состав порошка разработан таким образом, чтобы ограничить сегрегацию и поддерживать однородность состава в процессе печати, обеспечивая стабильность свойств конечной детали. Сферическая морфология порошка также улучшает текучесть и плотность упаковки, что обеспечивает хорошую пригодность к печати.

Свойства порошка сплава GH3536

Благодаря индивидуальному составу и оптимизированному процессу производства GH3536 обладает превосходным сочетанием прочности, пластичности и устойчивости к воздействию окружающей среды. Основные свойства приведены ниже:

Механические свойства

Недвижимость	Как напечатано	Aged
Прочность на разрыв	1050 - 1250 МПа (152 - 181 кси)	1275 - 1400 МПа (185 - 203 кси)
Предел текучести (смещение 0,2%)	900 - 1100 МПа (131 - 160 кси)	1150 - 1300 МПа (167 - 189 кси)
Удлинение	25 – 35%	16 – 22%
Твердость	32 - 38 HRC	36 - 43 HRC

Физические свойства

Недвижимость	Типовое значение
Плотность	8,3 г/см3
Температура плавления	1310°C (2390°F)

Тепловые свойства

Недвижимость	Температура
Коэффициент теплового расширения	12,8 x 10-6/°C при 20-100°C
Теплопроводность	11,4 Вт/м-К при 20°C
Удельная теплота	0,43 Дж/г-°C при 20°C

Устойчивость к окислению

• Стойкость к окислению на воздухе до ~980°C. Образуется защитный оксидный налет Cr2O3.
• Более высокая стойкость к окислению по сравнению с Inconel 718 и многими другими сплавами Ni.

Коррозионная стойкость

• Отличная стойкость к горячей коррозии и сульфидированию.
• Устойчив ко многим органическим кислотам, хлоридам, каустикам.

Другие объекты недвижимости

• Сохраняет прочность и пластичность при длительных воздействиях до 760°С.
• Отличная термоусталостная прочность. Сопротивляется образованию трещин.
• Низкий коэффициент трения и устойчивость к галтованию.

Прочность GH3536 в состаренном состоянии превышает прочность обычных никелевых суперсплавов, таких как Inconel 718, при сохранении высокой пластичности. При высоких температурах этот сплав прочнее многих нержавеющих сталей. Стойкость к окислению приближается к стойкости никель-хромовых сплавов, таких как Inconel 601. В целом GH3536 обеспечивает исключительный баланс свойств для ответственных применений.

Области применения порошка сплава GH3536

Сочетание прочности, устойчивости к воздействию окружающей среды, возможности печати и простоты последующей обработки делает GH3536 пригодным для использования:

Аэрокосмические компоненты

• Лопатки турбин, лопатки, горелки
• Конструктивные элементы, шасси
• Сопла ракетных двигателей, движители
• Горячие конструкции гиперзвуковых аппаратов

Производство электроэнергии

• Детали горячей секции газовой турбины
• Теплообменники, рекуператоры
• Теплозащитные экраны, термокожухи

Нефть и газ

• Скважинный инструмент, устьевые детали
• Клапаны, насосы для работы в агрессивных средах

Автомобильная промышленность

• Колеса и корпуса турбокомпрессоров
• Компоненты выхлопной системы

Химическая обработка

• Клапаны, насосы, реакционные сосуды
• Трубки теплообменника

Инструментальная оснастка

• Пресс-формы для литья под давлением с конформным охлаждением
• Литейные штампы, инструменты для горячей штамповки

Другие

• Нагревательные элементы
• Контейнеры для радиоактивных отходов
• Специализированные крепежные изделия и пружины

GH3536 может заменять существующие детали, изготовленные из материалов с более низкими характеристиками, повышая их долговечность и эффективность. Порошок также идеально подходит для изготовления новых конструкций, невозможных при традиционном производстве. Возможно как изготовление новых деталей, так и ремонт/восстановление изношенных компонентов.

Полиграфический порошок сплава GH3536

Порошок GH3536 может быть успешно напечатан с использованием процессов лазерного наплавления порошкового слоя (L-PBF) и электронно-лучевого наплавления порошкового слоя (E-PBF). Сферическая морфология порошка обеспечивает хорошую текучесть и упаковку. К ключевым моментам относятся:

Процесс печати

• Применяются технологии лазерного и электронно-лучевого порошкового слоя.
• Для новых машин требуется разработка технологических параметров.
• Атмосфера камеры с инертным газом (аргон или азот).

Технические характеристики порошка

• Диапазон размеров частиц 10-45 мкм, типичный D50 ~25 мкм.
• Кажущаяся плотность 2,5-3,5 г/см3.
• Скорость потока 25-35 с (расходомер Холла).

Рекомендации по печати

• Предварительный нагрев опорной плиты до ~150°C снижает тепловые напряжения.
• Типичными являются скорости сканирования 400-1000 мм/с.
• Расстояние между штрихами 0,08-0,12 мм для хорошего уплотнения.
• 100% свежий порошок для повторного использования.

Постобработка

• Снятие напряжения: 1080°C/2 часа, воздушное охлаждение.
• Выдержка: 760°C/8-16 ч, воздушное охлаждение.
• Горячее изостатическое прессование может еще больше снизить пористость.

При оптимизации параметров возможна плотность свыше 99,8%. Микроструктура состоит из мелких однородных зерен, пригодных для применения в критических условиях.

Технические характеристики порошка GH3536

Порошок сплава GH3536 выпускается в стандартном распределении по размерам и классам, приведенным ниже. Также возможно изготовление нестандартных вариантов.

Распределение порошка по размерам
D10	10 мкм
D50	25 мкм
D90	45 мкм

Порошковые классы	Номинальная скорость потока	Кажущаяся плотность
Класс I	25 s	2,5 г/см3
Класс II	28 s	2,8 г/см3
Класс III	32 s	3,2 г/см3

Другие технические характеристики:

• Сферическая морфология с фракцией сателлитов при 1%.
• Содержание кислорода менее 100 ppm.
• Без добавления связующих и смазочных материалов.

Каждая партия порошка снабжается сертификатом анализа с указанием состава, характеристик частиц, скорости потока и других параметров.

Обращение и хранение GH3536

Для сохранения качества порошка при обработке и хранении:

• Хранить запечатанные контейнеры с порошком в сухом прохладном месте. Рекомендуется использовать влагопоглотитель.
• Не подвергайте порошок воздействию влаги, которая может вызвать комкование и проблемы с текучестью.
• Ограничьте перепады температуры при транспортировке и хранении.
• Открывать контейнеры только в перчаточном боксе с инертной атмосферой или аргоновой камере.
• Немедленно обработайте открытые контейнеры, чтобы ограничить окисление. Не используйте открытый порошок повторно.
• Используйте соответствующие средства индивидуальной защиты и избегайте вдыхания или попадания на кожу и в глаза.

При правильном обращении срок годности порошка GH3536 составляет более одного года с даты изготовления. Рекомендуется управление запасами по принципу FIFO.

Данные по безопасности GH3536

Поскольку порошок представляет собой сплав, содержащий никель и другие элементы, при работе с ним следует соблюдать стандартные меры предосторожности:

• Использовать СИЗ: респиратор с порошковым покрытием, перчатки, средства защиты глаз, защитная одежда.
• При работе с ним следует избегать контакта с кожей и вдыхания пыли.
• Все оборудование для работы с порошком следует надлежащим образом заземлить. Рекомендуется использовать перчаточные боксы с инертным газом.
• При уборке используйте пылеулавливание. Избегайте образования пыли в воздухе.
• Утилизируйте излишки порошка и мусор соответствующим образом.
• Дополнительную информацию по безопасности см. в документе SDS.

Никелевый порошок классифицируется как предполагаемый канцероген. Соблюдайте все законы и правила по безопасному обращению с металлическими порошками.

Проверка порошка GH3536

Чтобы убедиться в том, что порошок GH3536 соответствует требованиям применения, можно использовать следующие процедуры контроля:

Распределение частиц по размерам

• Лазерный дифракционный анализ (ISO 13320)
• Ситовой анализ (ASTM B214)

Морфология и микроструктура

• Сканирующая электронная микроскопия
• Оптическая микроскопия смонтированных и отполированных образцов

Состав порошка

• Масс-спектрометрия с индуктивно-связанной плазмой (ASTM E1097)
• Плавление инертных газов для O и N (ASTM E1019)

Плотность порошка

• Кажущаяся плотность (расходомер Холла)
• Плотность отвода (ASTM B527)

Текучесть порошка

• Расходомер Холла (ASTM B213)
• Порошковый анализатор Revolution

Приемка лотов

• Отбор проб согласно ASTM B215
• Проверка соответствия порошка требованиям по размеру, составу и морфологии

Испытания должны проводиться для каждой партии порошка на соответствие действующим стандартам ASTM. Это обеспечивает стабильное и высококачественное порошковое сырье для печати.

Вопросы и ответы

Вопрос: Чем GH3536 лучше других Ni суперсплавов для АМ?

О: GH3536 обладает более высокой прочностью, чем рабочие сплавы типа Inconel 718, при сохранении пластичности. Состав порошка и процесс распыления сводят к минимуму сегрегацию и пористость.

Вопрос: Требуется ли для GH3536 горячее изостатическое прессование (HIP) после печати?

Ответ: HIP может дополнительно снизить внутреннюю пористость, но не является обязательным условием для достижения высоких плотностей (>99,5%) при оптимизированных параметрах АМ. HIP может обеспечить более высокую температуру эксплуатации.

Вопрос: Какая последующая обработка требуется после печати GH3536?

О: После печати можно использовать простую термообработку для снятия напряжения. Для достижения оптимальной прочности рекомендуется использовать термообработку со старением.

Вопрос: Каковы сроки поставки порошка GH3536?

Ответ: Небольшие партии могут быть отгружены в течение 2-4 недель. При больших объемах производства, в зависимости от наличия, на отгрузку отводится 3-5 месяцев.

Вопрос: Содержит ли GH3536 алюминий или титан, которые могут вызвать проблемы при печати?

О: Концентрация Al и Ti сбалансирована таким образом, чтобы избежать окисления порошка или чрезмерной реакции с расплавом в процессе печати.

Вопрос: Какой гранулометрический состав рекомендуется для печати GH3536?

О: Распределение с D10 10 мкм, D50 25 мкм и D90 45 мкм обеспечивает хороший баланс текучести и печати.

Вопрос: Можно ли использовать GH3536 для печати деталей с выступами и сложной геометрией?

О: Да, GH3536 продемонстрировал отличную пригодность для печати деталей с углами свеса, превышающими 45°.

Заключение

Порошок никелевого суперсплава GH3536 обладает исключительным сочетанием высокой прочности, термостойкости, устойчивости к окислению, возможности печати и последующей обработки для сложных задач аддитивного производства в аэрокосмической, энергетической, нефтегазовой, автомобильной и химической промышленности. Индивидуальный состав, оптимизированные характеристики порошка и возможность термообработки позволяют настраивать свойства для создания новых конструкций, невозможных при традиционном производстве. При правильном обращении и процедурах печати GH3536 позволяет создавать сложные высокоэффективные металлические детали, сочетающие в себе малый вес и долговечность, как никогда ранее.