Inconel 718 Pulver

Översikt

Inconel 718 pulver är ett nickel-kromlegeringspulver som främst används i additiv tillverkning och 3D-utskrift av metall. Några viktiga egenskaper hos Inconel 718-pulver inkluderar:

• Hög hållfasthet och hårdhet, även vid höga temperaturer
• Utmärkt korrosions- och oxidationsbeständighet
• God svetsbarhet och maskinbearbetning
• Förmåga att additivt tillverka komplexa geometrier
• Används inom flyg-, olje- och gas-, fordons- och andra krävande industrier

Inconel 718 är en utskiljningshärdande nickellegering med tillsatser av krom, järn, niob, molybden, titan och aluminium. Den kombinerar korrosionsbeständighet, hög hållfasthet vid förhöjda temperaturer upp till 700°C och enkel tillverkning till komplexa delar med hjälp av additiv tillverkning.

Inconel 718 pulver sammansättning

Den nominella sammansättningen av Inconel 718-pulver anges nedan:

Järninnehållet är balanserat till 100% i vikt. Andra spårämnen som kol, mangan och kisel kan förekomma i små mängder.

De viktigaste legeringselementen i Inconel 718-pulver är nickel, krom, niob och molybden. Nickel bildar matrisen i legeringen och ger duktilitet. Krom ger oxidations- och korrosionsbeständighet. Niob i kombination med nickel och krom bidrar till utskiljningshärdning. Molybden förbättrar också hållfastheten vid höga temperaturer genom solid lösningsförstärkning.

Kännetecken och egenskaper hos Inconel 718 Pulver

Inconel 718 pulver uppvisar följande egenskaper:

Mekaniska egenskaper:

• Draghållfasthet: 1.034 - 1.414 MPa
• Sträckgräns: 827- 1.103 MPa
• Töjning: Cirka 20%
• Hårdhet: 36-48 HRC

Fysikaliska egenskaper:

• Smältpunkt: 1.300°C
• Densitet: 8,19 g/cm3

Termiska egenskaper:

• Värmeutvidgningskoefficient: 12,8 x 10^-6 /K
• Maximal driftstemperatur: 700°C
• Termisk ledningsförmåga: 11,2 W/m.K

Motståndskraft mot korrosion:

• Utmärkt korrosionsbeständighet i ett brett spektrum av syror, alkalier och salter
• Motstår sulfidering och oxidering upp till 700°C

Partikelstorleksfördelning av Inconel 718-pulver

Typiska partikelstorleksfördelningar för Inconel 718-pulver för AM-processer är:

Smalare partikelstorleksfördelningar som 15-45 μm kan användas men i allmänhet är bredare fördelningar mellan 15-75 μm vanliga. Finare finfördelade pulver under 15 μm finns också tillgängliga. Större partiklar över 100 μm kan behöva siktas bort.

Produktionsmetoder för Inconel 718-pulver

De vanligaste produktionsmetoderna för Inconel 718 legeringspulver inkluderar:

• Atomisering av gas - Inert gas under högt tryck (N2 eller Ar) sönderdelar den smälta legeringsströmmen till fina droppar som stelnar till pulver. Ger ett sfäriskt pulver som är idealiskt för AM.
• Process med roterande elektrod - Smält material snurras i höga hastigheter i en inert atmosfär för att producera flingor eller sfäriskt pulver. Lägre kostnad än atomisering.
• Process med roterande elektrod och plasma (PREP) - Elektroder av Inconel 718 roteras och smälts med hjälp av en plasmavärmekälla i en atmosfär av inert gas. Detta ger ett sfäriskt pulver som är lämpligt för AM.
• Smältning genom induktion i vakuum (VIM) följt av gasatomisering - Legeringen smälts först med hjälp av VIM för att förfina sammansättningen och avlägsna inneslutningar. Därefter finfördelas den till pulver.

Gasatomiserade och plasmaroterande elektrodpulver med kontrollerad partikelstorleksfördelning är att föredra för additiv tillverkning med Inconel 718.

Standarder och specifikationer

Inconel 718 pulver som tillverkas för additiv tillverkning uppfyller följande specifikationer:

Kemin överensstämmer med AMS 5662 och de mekaniska egenskaperna med AMS 5662 eller ASTM B214 efter tillverkning med AM och värmebehandling.

Användningsområden och applikationer

De viktigaste användningsområdena och applikationerna för Inconel 718 legeringspulver inkluderar:

Aerospace: Kritiska flyg- och rymdkomponenter som turbinblad, höljen, fästelement, kugghjul, vågledare och flygplansskrov tillverkas additivt med Inconel 718-pulver på grund av dess höga hållfasthet och prestanda vid förhöjda temperaturer.

Olja och gas: Används för att skriva ut borrhålsverktyg, ventiler och komponenter i borrhålshuvudet som måste stå emot sprickbildning och korrosion orsakad av vätesulfid.

Fordon och racing: Lätta, högpresterande komponenter som turboladdare, motorventiler och avgasgrenrör 3D-printas i Inconel 718 istället för stål.

Sjukvård och tandvård: Kirurgiska instrument, tandkronor och implantat trycks på grund av biokompatibilitet och förmåga att sterilisera genom autoklavering.

Verktyg: Lättviktiga verktyg i Inconel 718 som 3D-printas med AM ger längre livslängd än traditionella verktygsstål.

Pumpar, ventiler och marin utrustning: Komponenter som utsätts för havsvattenkorrosion och marina miljöer tryckta i Inconel 718.

Fördelar med Inconel 718-pulver

Fördelarna med att använda Inconel 718-pulver för additiv tillverkning är bl.a:

• Delar som är tryckta i Inconel 718 kan matcha eller överträffa hållfasthetsnivåerna för smide
• Möjlighet att tillverka komplexa lättviktsgeometrier som inte är möjliga med gjutgods
• As-printad ytfinish mycket jämnare än maskinbearbetade ytor
• Lägre komponentvikt minskar bränsleförbrukningen i flyg- och rymdtillämpningar
• Utmärkt korrosionsbeständighet i tuffa miljöer utan ytbeläggningar
• Hög hårdhet ger bra slitstyrka och nötningsbeständighet
• Helt täta komponenter jämfört med gjutna porositetsdefekter
• Kortare ledtider och lägre kostnader jämfört med smide eller gjutgods

Begränsningar av Inconel 718 Pulver

Några begränsningar eller nackdelar förknippade med Inconel 718 pulver inkluderar:

• Höga materialkostnader jämfört med verktygsstål eller aluminiumlegeringar
• Kräver het isostatisk pressning (HIP) efter AM för att uppnå bästa egenskaper
• Svårt att trycka och bearbeta på grund av dålig värmeledningsförmåga
• Risk för sprickbildning och porositetsdefekter utan optimerade parametrar
• Begränsat antal 3D-skrivare för metall kan bearbeta Inconel 718-pulver
• Efterbearbetning som borttagning av stöd, maskinbearbetning och ytbehandling ökar kostnaderna
• Kvalificering och certifiering kräver dyrbar mekanisk provning

Kostnadsanalys

Typiska priser för pulver av legeringen Inconel 718 för additiv tillverkning sammanfattas nedan:

Kostnaden beror på pulverpartikelstorleksfördelning, morfologi, tillverkningsmetod och inköpskvantitet. Ytterligare kostnader tillkommer för värmebehandling, HIP-behandling, maskinbearbetning, testning och certifiering, vilket kan överstiga materialkostnaden. Att köpa fullt certifierat pulver av flyg- och rymdkvalitet kommer att vara dyrare.

Leverantörer

Några av de största globala leverantörerna av pulver av nickellegeringen Inconel 718 för AM inkluderar:

Urvalskriterier

De viktigaste urvalskriterierna för Inconel 718-pulver inkluderar:

Kemisk sammansättning - Måste överensstämma med AMS 5662 eller ASTM B214 specifikationer för sammansättning

Fördelning av partikelstorlek - D50 och fördelning beror på AM-process och önskad skiktupplösning

Pulverform - Mycket sfärisk och jämn pulvermorfologi säkerställer optimalt pulverflöde och enhetliga skikt

Tillverkningsmetod - Gasatomiserat och plasmaatomiserat pulver föredras framför PREP- och rotationsatomiserade metoder

Föroreningar - Låga syre- och kvävenivåer för att förhindra defekter och sprickbildning

Skenbar densitet och tappdensitet - Högre densitet förbättrar återanvändningen och packningen av pulver

Flödeshastighet - Minimalt Hall-flöde på 20 sek för 50 g säkerställer jämn pulverspridning

Jämförande analys

Jämförelse mellan Inconel 718 pulver och alternativ:

Inconel 718 jämfört med stålpulver

Fördelar jämfört med rostfritt stål

• Högre hållfasthet vid höga temperaturer
• Högre hårdhet och slitstyrka
• Förbättrad korrosionsbeständighet

Nackdelar med rostfritt stål

• Högre materialkostnad
• Lägre duktilitet och brottseghet
• Svårare att skriva ut och bearbeta

Utskriftsparametrar för Inconel 718 Pulver

Typiskt intervall för tryckparametrar för Inconel 718-pulver på laserpulverbäddsfusionssystem (L-PBF):

Parametrarna beror på faktorer som önskad upplösning, mekaniska egenskaper, bygghastigheter, OEM-skrivarspecifikationer och pulveregenskaper.

Efterbearbetning

De vanligaste efterbearbetningsstegen som utförs på tryckta delar av Inconel 718 inkluderar:

• Avlägsnande av pulver: Överflödigt pulver blåses eller borstas först bort från inre hålrum och ytor
• Stresslindrande: Uppvärmning under lösningstemperaturen för att avlägsna restspänningar
• Varm isostatisk pressning (HIP): Kapselns HIP-process hjälper till att stänga inre håligheter och mikroporer
• Lösningsbehandling och åldrande: Värmebehandling med utskiljningshärdning för att uppnå önskade egenskaper
• Ytbearbetning: CNC-bearbetning av tryckta ytor för att minska ojämnheten och få snävare toleranser
• Ytkonditionering: Glaspärlspetsning, laserpolering eller andra ytbehandlingsprocesser kan minska ytjämnheten

Vanliga frågor

Varför är Inconel 718 den mest använda superlegeringen för 3D-utskrifter i metall?

Inconel 718 är populär för additiv tillverkning på grund av sin utmärkta hållfasthet vid höga temperaturer, goda korrosionsbeständighet, enkla tillverkning till komplexa geometrier med 3D-utskrift, förmåga att fungera i extrema miljöer och användning i kritiska applikationer inom flyg, olja och gas etc. där fel inte är ett alternativ.

Behöver Inconel 718 värmebehandlas efter AM?

Ja, värmebehandling med lösningsglödgning och åldring i flera steg är nödvändig efter tryckning av komponenter i Inconel 718 via AM för att justera mikrostrukturen så att den omvandlas till härdade utfällningar som ger de utmärkta mekaniska egenskaperna.

Vad är skillnaden mellan Inconel 625 och 718 vid additiv tillverkning?

De viktigaste skillnaderna är att Inconel 625 har högre svetsbarhet medan Inconel 718 har högre sträck- och draghållfasthet. Inconel 718 fungerar också bättre under kryogena förhållanden medan Inconel 625 är att föredra när det gäller motståndskraft mot utmattning, spänningskorrosionssprickor och slitage.

Bör delar av Inconel 718 HIP:as efter 3D-printning?

Varm isostatisk pressning (HIP) hjälper till att eliminera inre hålrum och mikroporositet i AM Inconel 718-komponenter. HIP förbättrar duktiliteten, utmattningshållfastheten och korrosionsbeständigheten samtidigt som potentiella felkällor reduceras. För flyg- och rymdtillämpningar krävs HIP för att säkerställa högsta kvalitet och tillförlitlighet.

få veta mer om 3D-utskriftsprocesser