Никелевый сплав 718 порошок

Химический состав

• Соответствие стандартному составу ASTM для доказанной эффективности сплава
• Обеспечивает низкое содержание кислорода и азота для предотвращения пористости и слабости
• Высокая чистота порошка снижает количество вредных частиц второй фазы
• Доступны индивидуальные составы для повышения технологичности AM

Микроструктура

• Газовое распыление позволяет получить мелкозернистую структуру, важную для механических свойств
• Отсутствие текстурирования придает изотропную прочность
• Загрязнения и спутники могут посеять дефекты

Характеристики порошка

• Хорошая текучесть и распределяемость облегчает обработку АМ
• Кажущаяся плотность напрямую влияет на плотность конечной детали
• Анализ всех характеристик в соответствии со стандартами ASTM и MPIF

Как обрабатывать порошок никелевого сплава 718

Порошок никелевого сплава 718 может быть обработан с помощью нескольких методов AM, а также вторичных операций:

Аддитивное производство

Популярные процессы AM

Все технологии позволяют получать детали практически чистой формы, требующие определенной последующей обработки. Струйное нанесение связующего требует инфильтрации для консолидации зеленых компактов, в то время как сплавление в порошковом слое позволяет получать детали высокой плотности. Все варианты обеспечивают геометрическую свободу и индивидуальность.

Параметры наилучшей практики

Для лазерной порошковой плавки никелевого сплава 718:

• Мощность лазера: 195-250 Вт
• Скорость сканирования: 700-850 мм/с
• Расстояние между люками: 0,09-0,12 мм
• Толщина слоя: 20-50 мкм

Используйте горячее изостатическое прессование для устранения остаточной пористости и улучшения свойств материала.

Термообработка

Типичная процедура термообработки:

1. Горячее изостатическое прессование
   • 1 160°C, 100-150 МПа, 4 часа
2. Отжиг раствора
   • 980°C, выдержка 1 час, закалка в аргоне
3. Возрастное закаливание
   • 720°C, 8 часов, охлаждение печи до 620°C
   • 620°C, 8 часов, воздушное охлаждение

Благодаря этому формируется однородная микроструктура с двойным гамма-праймом и достигается оптимальная прочность за счет закалки осаждением. Термическая обработка раствором растворяет интерметаллиды, богатые Nb/Ti-титаном, а старение однородно осаждает их.

Отделка поверхности

Шероховатость поверхности в собранном виде составляет в среднем 15-20 мкм Ra в зависимости от параметров процесса. Различные операции финишной обработки позволяют получить гладкие поверхности:

• Обработка на станках с ЧПУ
• Обработка галтовкой/вибрацией
• Химическое травление
• Электрополировка
• Дробеструйное упрочнение

Большинство компонентов AM из никелевого сплава 718 подвергаются механической обработке с точностью до размеров и требуемой чистотой поверхности.

Области применения аддитивно изготовленных деталей из никелевого сплава 718

AM позволяет объединить несколько компонентов и оптимизировать геометрию, используя никелевый сплав 718:

Облегченные решетчатые конструкции снижают массу деталей. Конформные каналы охлаждения в инструментах горячего сечения повышают эффективность. Оптимизированные по топологии формы снижают гидродинамические потери. Все это снижает стоимость жизненного цикла с точки зрения сырья, энергопотребления и технического обслуживания.

В то же время струйное нанесение связующего и направленное энергетическое осаждение позволяют быстро изготавливать инструменты, прототипы и выпускать короткие партии продукции непосредственно из никелевого сплава 718.

Плюсы и минусы порошка из никелевого сплава 718

Плюсы

• Чрезвычайно высокая прочность и твердость сохраняются до ~650°C
• Отличная устойчивость к ползучести, усталости, разрушению и коррозии
• Сохраняет прочность и пластичность при криогенных температурах
• Почти изотропные механические свойства
• Проверенный сплав с легкодоступным исходным порошком
• Преимущество по стоимости по сравнению с труднообрабатываемыми никелевыми суперсплавами
• Настройка и гибкость конструкции с помощью AM
• Консолидация компонентов и легкие конструкции

Cons

• Меньший потенциал для горячего изостатического прессования по сравнению с литым сплавом 718
• По-прежнему подвержены растрескиванию при застывании в АМ
• Требуется термообработка для получения оптимальных свойств
• Более низкая прочность по сравнению с некоторыми Ni суперсплавами
• Чувствительность к дефектам сборки, характерным для процессов металлического AM
• Порошок относительно дорог по сравнению с нержавеющей сталью

Правильная оптимизация параметров и строгий контроль качества при изготовлении AM-компонентов необходимы для использования всех возможностей этого высокопроизводительного материала.

Перспективы развития порошка никелевого сплава 718

Никелевый сплав 718 будет и дальше находить все более широкое применение в AM в аэрокосмической промышленности, газовых турбинах, инструментах и других сложных областях:

• Новые авиационные двигатели содержат более 40% AM, что обеспечивает значительное снижение затрат за счет уменьшения веса, повышения эффективности и консолидации деталей.
• Снижение цен на оборудование для AM и более широкая квалификация материалов будут способствовать росту внедрения
• Разрабатываются варианты высокопрочных сплавов, позволяющие еще больше расширить границы
• Проводится оценка новых видов термообработки для максимального упрочнения осадком наряду с HIP
• Гибридное производство, сочетающее AM, механическую обработку и наплавку, обеспечит высокие объемы производства
• Повышение уровня стандартизации параметров процесса AM, спецификаций порошков, протоколов квалификации деталей будет способствовать росту

С дальнейшим развитием методов порошковой металлургии, таких как AM, никелевый сплав 718 будет продолжать удовлетворять потребности в специализированных компонентах, где производительность перевешивает стоимость обработки.

Вопросы и ответы

Q. Почему никелевый сплав 718 предпочтительнее нержавеющих сталей для высокотемпературных применений?

A. Никелевый сплав 718 сохраняет гораздо более высокую прочность, твердость и коррозионную стойкость при температурах свыше 650°C по сравнению с нержавеющими сталями. Он также обладает значительно более высокой прочностью при разрыве при ползучести, что позволяет выдерживать статические нагрузки при высоких температурах.

Q. Какой диапазон размеров частиц оптимален для AM с использованием порошка никелевого сплава 718?

A. Размер частиц в диапазоне 15-45 микрон обеспечивает оптимальный баланс между разрешением, качеством обработки поверхности, текучестью порошка и плотностью упаковки. Более мелкие порошки менее 10 микрон могут быть более сложными для обработки.

Q. Требуется ли порошку никелевого сплава 718 горячее изостатическое прессование после аддитивного производства?

A. Горячее изостатическое прессование (HIP) устраняет внутренние пустоты и пористость в компонентах AM из никелевого сплава 718. Это позволяет достичь плотности, близкой к 100%, и изотропных свойств материала. HIP рекомендуется, но не является обязательным перед термообработкой.

Q. Почему никелевый сплав 718 предпочтительнее для криогенных применений, чем другие сплавы?

A. В отличие от других высокопрочных сплавов, никелевый сплав 718 сохраняет ощутимую пластичность и вязкость при отрицательных криогенных температурах, сохраняя при этом свою прочность. Это делает его пригодным для использования в системах хранения и транспортировки сжиженного газа.

Q. Имеет ли порошковый никелевый сплав 718 лучшую коррозионную стойкость по сравнению с кованым сплавом 718?

A. Как порошковый, так и деформируемый сплав 718 обладают одинаково высокой коррозионной стойкостью в различных средах. АМ на основе порошка позволяет изготавливать детали со сложной оптимизированной геометрией, что еще больше повышает коррозионную стойкость.