Порошок никелевого сплава HX

Квалификация и печать

Квалификация новых материалов, таких как порошок никелевого сплава HX, для аддитивного производства требует тщательного определения характеристик и разработки процессов:

Квалификация порошка никелевого сплава HX

• Химический анализ - подтверждение соответствия состава спецификации с помощью мокрой химии или OES
• Распределение частиц по размерам - проверка параметров сферичности и размера порошка с помощью лазерной дифракции
• Измерение кажущейся плотности и расхода - проверка пригодности для нанесения порошка с помощью расходомера Холла в соответствии со стандартом ASTM B213
• Оценка внутренней пористости - анализ однородности плотности и внутренних дефектов с помощью микроКТ-сканирования
• Характеристика микроструктуры - использование SEM и EDS для оценки однородности сплава, осадков и дефектов
• Разработка параметров процесса - оптимизация мощности лазера, скорости, расстояния между штриховками для плотности >99,5% с помощью тестовых кубиков
• Механические испытания - Проведение испытаний на растяжение, усталость, вязкость разрушения, ползучесть на деталях AM и сравнение с деформируемыми свойствами.
• Неразрушающая оценка - использование таких методов, как тестирование с помощью красящего карандаша, для выявления поверхностных/подповерхностных дефектов
• Коррозионные испытания - оценка скорости коррозии в соответствующих средах с помощью испытаний на погружение или стандартов ASTM
• Постобработка - изучение влияния горячего изостатического прессования (HIP) и термообработки на свойства
• Демонстрация применения - изготовление прототипов реальных компонентов и измерение функциональных характеристик в сравнении с проектными целями

Эти обширные испытания подтверждают качество порошка сплава и его пригодность для печати компонентов, отвечающих требуемым свойствам.

Указания по параметрам печати

Типовые параметры для печати порошка никелевого сплава HX на системе SLM 125HL от SLM Solutions:

Параметры варьируются в зависимости от таких факторов, как желаемые свойства, качество обработки поверхности, приоритеты скорости сборки и возможности AM-системы. Наборы параметров постоянно уточняются с помощью строгих подходов DOE для расширения геометрии и диапазона свойств печатаемых деталей.

Постобработка

Общие этапы последующей обработки компонентов из никелевого сплава HX, изготовленных аддитивным способом, включают:

• Снятие с монтажной плиты - Проволочная электроэрозионная обработка или резка ленточной пилой для удаления деталей из пластины
• Удаление опоры - Осторожно удалите автоматически сгенерированные опоры механическим способом или с помощью EDM
• Снятие стресса - Равномерно нагрейте компонент до 620°C в течение 1-2 часов для снятия остаточных напряжений.
• Горячее изостатическое прессование - HIP при 1160°C/100-200 МПа в течение 4 часов для устранения внутренней пористости >98% плотность
• Обработка поверхности - Обработка абразивным потоком и дробеструйная обработка улучшают качество поверхности
• Измерение размеров - Подтверждение критических размеров с помощью КИМ и сканирование для обеспечения геометрической точности
• Испытание с использованием красителя-пенетранта - Проверьте наличие дефектов на поверхности, требующих ремонта, используя флуоресцентные или видимые красители.
• Термическая обработка - Обработка раствором 1120°C, быстрое воздушное охлаждение + выдержка 720°C/16 часов для получения желаемых свойств

Автоматизация операций постобработки крайне важна, учитывая геометрическую сложность компонентов, изготовленных методом аддитивного производства с использованием порошка никелевого сплава HX.

Тщательно продуманные стратегии проектирования и поддержки также важны при предварительной обработке для повышения эффективности последующего производства. Периодические проверки должны подтверждать выполнение всех требований к конструкции и сертификации.

Приложения и тематические исследования

Никелевый сплав HX применяется в самых сложных областях:

Аэрокосмическая промышленность

• Контейнеры для сжигания топлива - снижение веса 40%, выдерживает более высокие температуры на 100°C
• Корпус выпускного клапана коммерческой струи - Встроенные каналы охлаждения, оптимизированный поток жидкости
• Камеры для спутниковых движителей - высокое соотношение прочности и веса, многоразовое использование

Нефть и газ

• Корпуса клапанов для кислых газов - коррозионностойкий никелевый сплав выдерживает воздействие среды H2S
• Компоненты скважинных предохранительных клапанов - Выдерживают температуру 150°C и эрозию
• Крыльчатка морского насоса - легкая и эффективная перекачка жидкости под морской водой

Автомобильная промышленность

• Колесо компрессора турбонагнетателя - возможность работы на высокой скорости до 110 000 об/мин
• Клапан управления выхлопными газами - температура выхлопных газов до 1050°C
• Корона поршня - конформные каналы охлаждения обеспечивают более высокую плотность мощности двигателя

Промышленность

• Форсунка для непрерывной разливки - устройство для подачи высокотемпературной жидкости повышает производительность сталелитейного завода
• Оснастка для экструзионного пресса - повышенная прочность и удвоенный срок службы
• Нагревательный элемент для печатных машин - встроенный контур из никелевого сплава выдерживает температуру 700°C

Эти примеры применения демонстрируют потенциал никелевого сплава HX для расширения границ производительности в различных отраслях промышленности с помощью аддитивных технологий. Более широкое распространение данных о параметрах и демонстраций будет способствовать дальнейшему расширению применения.

Вопросы и ответы

В: Каковы основные преимущества никелевого сплава HX по сравнению с обычными материалами?

Никелевый сплав HX обеспечивает исключительное сочетание высокой прочности до 1095°C, а также вязкости и коррозионной стойкости, недостижимых при использовании обычных сплавов. Аддитивная технология производства позволяет создавать конструкции, недостижимые при использовании субтрактивных методов.

Вопрос: Какая термообработка используется для деталей AM из никелевого сплава HX?

Обработка раствором при 1120°C с последующим старением при 720°C в течение 16 часов обеспечивает превосходный баланс прочности (>150 ksi UTS) и пластичности (>16% эл.). HIP наносится после сборки и перед термообработкой.

Вопрос: Какой процесс AM идеально подходит для порошка никелевого сплава HX?

Селективное лазерное плавление (SLM) предпочтительнее электронно-лучевого плавления для никелевого сплава HX, чтобы лучше контролировать термические напряжения и растрескивание. SLM обеспечивает более высокую плотность при контроле направленных свойств.

Вопрос: Какие отрасли предлагают наилучшие возможности для внедрения никелевого сплава HX AM?

Аэрокосмическая, нефтегазовая, автомобильная и промышленная отрасли термообработки используют никелевый сплав HX для изготовления деталей, требующих термической стабильности, прочности и коррозионных характеристик.

В: Требует ли никелевый сплав HX каких-либо особых мер предосторожности при обращении с порошком или его хранении?

Порошки из никелевых сплавов не опасны, однако, как и в случае с любым мелкодисперсным металлическим порошком, необходимо соблюдать меры предосторожности при дыхании и взрыве. Хранение в инертном аргоне с контролем влажности сохраняет возможность повторного использования в течение длительного времени.