Bästa Hastelloy X-pulver för 3D-utskrift 2024

Hastelloy X är ett nickelbaserat legeringspulver med utmärkt hållfasthet vid höga temperaturer, oxidationsbeständighet och tillverkningsbarhet. Denna guide ger en omfattande översikt över Hastelloy X pulver inklusive dess egenskaper, bearbetning, tillämpningar, leverantörer, kostnader och mycket mer.

Översikt över Hastelloy X Pulver

Hastelloy X är ett patenterat nickel-krom-järn-molybdenlegeringspulver som är konstruerat för enastående prestanda i extrema miljöer upp till 704°C (1300°F). Viktiga egenskaper inkluderar:

• Hållfasthet och krypmotstånd vid höga temperaturer
• Utmärkt oxidations- och korrosionsbeständighet
• God svetsbarhet och tillverkningsbarhet
• Motståndskraft mot spänningsbrottsprickor
• Kan åldringshärdas genom värmebehandling

Den erbjuder överlägsna mekaniska egenskaper jämfört med andra nickellegeringar tack vare tillsatser av krom, molybden och volfram. Denna kombination ger Hastelloy X utmärkt motståndskraft mot oxidation, förgasning och klorering.

Hastelloy X används oftast i pulverform för additiva tillverkningsprocesser som laserpulverbäddsfusion (L-PBF) och deponering med riktad energi (DED). De fina sfäriska pulvren ger en jämn flytbarhet, packningsdensitet och spridningsförmåga som behövs för 3D-utskrivna delar av hög kvalitet.

Legeringen tillverkas också som tråd, plåt, plåt, rör och gjutgods. Pulvermetallurgiska Hastelloy X-delar kan enkelt efterbearbetas genom het isostatisk pressning (HIP) och värmebehandling för att ytterligare förbättra egenskaperna.

Användningsområden för Hastelloy X-pulver

Hastelloy X:s enastående hållfasthet vid höga temperaturer gör den väl lämpad för tillämpningar i extrema miljöer, t.ex:

• Flyg- och rymdindustrin - Förbränningsbehållare, missilkomponenter, raketmunstycken
• Kraftgenerering - Delar till gasturbinens heta sektion
• Kemisk bearbetning - Reformatortuber, krackers, värmeväxlare
• Fordon - delar till turboladdare, avgasventiler

Andra användningsområden är beklädnad av kärnbränsleelement, ugnsdelar och glasformar. Hastelloy X:s goda oxidationsbeständighet gör att den kan ersätta dyrare eldfasta metaller i många applikationer.

Sammansättning och specifikationer

Hastelloy X-pulver har typiskt en nominell sammansättning (vikt %) av:

• Nickel: 47%
• Krom: 22%
• Järn: 18%
• Molybden: 9%
• Kobolt: 2,5%
• Tungsten: 1%

Viktiga specifikationer för Hastelloy X-pulver är bl.a:

Tillverkningsprocesser för delar av Hastelloy X

Hastelloy X-pulver kan användas för att tillverka komponenter genom flera additiva och konventionella tillverkningstekniker.

Additiva tillverkningsprocesser

Fusion av laserpulverbäddar (L-PBF)

L-PBF är en av de vanligaste additiva tillverkningsprocesserna för metaller. En laser smälter selektivt och smälter samman pulverlager baserat på en 3D-modell för att bygga upp en del lager för lager. Hastelloy X-pulvrets sfäriska morfologi och optimerade storleksfördelning är idealisk för denna process.

Viktiga fördelar med L-PBF Hastelloy X-komponenter:

• Komplexa geometrier och lättviktskonstruktioner
• Minimalt materialspill
• Hög densitet och mekaniska egenskaper
• Bra ytfinish
• Korta ledtider för prototyper och produktion

Deposition med riktad energi (DED)

DED använder en fokuserad värmekälla som en laser, elektronstråle eller plasmabåge för att smälta metallpulver eller metalltråd som sedan deponeras och byggs upp lager för lager.

Fördelarna med DED med Hastelloy X är bland annat

• Förmåga att reparera och lägga till funktioner på befintliga delar
• Större byggvolymer än pulverbäddsprocesser
• Låg porositet och låg restspänning
• Möjlighet att kombinera olika material eller lutningar

Binder Jetting

Vid bindemedelsjetting trycks ett flytande bindemedel selektivt på metallpulverbäddar för att skapa en grön detalj. Hastelloy X gröna delar sintras sedan för att smälta samman partiklarna till en tät slutlig del.

Fördelar med bindemedelsstråle Hastelloy X-detaljer:

• Mycket hög utskriftshastighet jämfört med laserprocesser
• Inga stödstrukturer behövs
• Stora byggvolymer möjliga
• Lägre utrustningskostnader än laserprocesser

Konventionella tillverkningsprocesser

Hastelloy X-pulver kan också bearbetas till helt täta delar med hjälp av:

• Formsprutning av metall (MIM) - Blandning av fint pulver med ett bindemedel, formsprutning och därefter sintring
• Varm isostatisk pressning (HIP) - pulver pressas med hög temperatur och isostatiskt gastryck för att konsolidera det
• Pulversmide - Komprimering och uppvärmning av pulver i en gjutform för att forma och förtäta

Dessa konventionella pulvermetallurgiska metoder gör det möjligt att tillverka komplexa nätformade detaljer med minimal maskinbearbetning. De isotropiska egenskaperna ger tillförlitlig prestanda.

Hur man väljer Hastelloy X-pulver？

Pulveregenskaper

Vid val av Hastelloy X-pulver är viktiga egenskaper att beakta bl.a:

Partikelstorlek - Påverkar pulvrets flytbarhet, ytfinish och densitet. Typiskt intervall är 15-45 μm. Finare är bättre för upplösningen men kan ge dåligt flöde.

Morfologi - Sfäriska pulver med släta ytor ger bästa flöde och spridning. Oregelbundna former gör hanteringen svårare.

Skenbar densitet - Högre densitet förbättrar belastningen på pulverbädden, värmeledningsförmågan och den slutliga komponentdensiteten. Värden på ≥4 g/cc rekommenderas.

Flödeshastighet - Viktigt för jämn spridning av pulver på byggplattan. Flödeshastigheter på 25-35 s/50 g indikerar god flytbarhet.

Syrehalt - Lägre syrehalt ger bättre densitet och mekaniska egenskaper. Bör vara <1000 ppm.

Kemisk sammansättning - Måste matcha det specificerade Hastelloy X-sammansättningsintervallet för egenskaper.

Leverantörers rykte och kvalitetssystem

Välrenommerade leverantörer med stark kvalitetskontroll är avgörande för ett tillförlitligt och jämnt pulver:

• Stränga tester för kemisk analys och pulverkarakterisering
• Pulver producerat under kontrollerade förhållanden
• Rigorös provtagning och testning av partier
• Processkontroller och SOP:er för hantering, lagring och transport
• Kvalitetscertifieringar som ISO 9001, ISO 13485

Hastelloy X pulver Kostnad

Hastelloy X-pulver kostar mellan $60-100 USD/kg. Priserna beror på orderkvantitet, pulverkvalitet/egenskaper, leverantörens varumärke och geografiska läge. Större beställningar har vanligtvis lägre kostnader per enhet.

Prislista för Hastelloy X-pulver Met3dp:

Hur man väljer en Leverantör av Hastelloy X-pulver？

Viktiga faktorer vid val av leverantör av Hastelloy X-pulver är bl.a:

Rykte - Erfarna företag med bevisad framgång och nöjda kunder. Leta efter vittnesmål och fallstudier.

Kvalitet - Strikt kvalitetskontroll, provtagning, testning, certifiering och dokumentation.

Expertis - Djup kunskap om metallurgi och pulverproduktion. Förmåga att anpassa pulver vid behov.

Samstämmighet - Robusta processer säkerställer att varje batch uppfyller specifikationerna.

Inventarieförteckning - Tillgängliga i lager i små till stora kvantiteter utan långa ledtider.

Kundservice - Lyhördhet för förfrågningar, tekniskt stöd och vägledning.

Distributionsnätverk - Med lager nära dig undviker du långa leveranstider och förseningar.

Priser - Rimliga priser för önskade ordervolymer och pulveregenskaper.

Villkor - Flexibla betalningsvillkor, fraktkostnader/tider och köpalternativ.

Ledande globala leverantörer av Hastelloy X-pulver inkluderar Met3DPSandvik, Carpenter Technology, Praxair och AP&C. Det är bra att jämföra flera leverantörer med hjälp av dessa kriterier för att hitta den som passar bäst för dina behov och din budget.

Installation och drift av Hastelloy X Powder AM-system

Installation och drift av system för additiv tillverkning av metall som kan bearbeta Hastelloy X-pulver kräver uppmärksamhet:

Systemkrav - Strömförsörjning, inert gas, kylare, ventilation. L-PBF-system som EOS M400 behöver ~65 kW effekt.

Anläggningens skick - Temperatur 20-25°C. Relativ luftfuktighet 30-70%. Minimala fluktuationer i temperatur och luftfuktighet.

Personal - Utbildade systemoperatörer. Separat team för efterbearbetning. Stöd för systemunderhåll.

Hantering av råmaterial - Handskboxar, utrustning för siktning av pulver, system för återvinning av pulver. Minimera pulvrets kontakt med luft och fukt.

Arbetsflöde - Parameteroptimering, bygguppsättning, efterbearbetning, kvalitetskontroll. Digitalt arbetsflöde från design till färdig detalj.

Krav på övervakning - Kameror för byggnadsövervakning. Analysatorer för kvarvarande syre. Varningar om parametrarna överskrider gränsvärdena.

Säkerhet - Kapslade system. Personlig skyddsutrustning för operatörer. Exponeringsgränser för metallpulver. Åtgärder för att förebygga brand och explosion.

Underhåll - Periodiskt underhåll enligt tillverkarens anvisningar. Laser, optik, pulverhanteringssystem, sensorer.

Kalibrering - Regelbunden kalibrering av lasereffektmätare, pulverlagertjocklek, O2-sensorer.

Optimering av parametrar - Uppnå materialegenskaper genom att optimera lasereffekt, hastighet, luckavstånd, skikttjocklek och byggorientering.

Noggrann kontroll och övervakning av dessa aspekter är nödvändig för en säker och repeterbar produktion av Hastelloy X-detaljer av hög kvalitet.

Metoder för efterbearbetning av Hastelloy X AM-delar

Hastelloy X-komponenter från additiv tillverkning kräver efterbearbetning för att uppnå slutliga egenskaper och kvalitet:

Stöd för borttagning - För vissa processer, t.ex. L-PBF, måste stöd tas bort från inre hålrum och överhäng, ofta med hjälp av EDM-trådskärning.

Stresslindrande - Värmebehandling under lösglödgningstemperaturen för att minska restspänningar från byggprocessen. 450-760°C intervall.

Varm isostatisk pressning (HIP) - Tillämpning av en atmosfär av inert gas under högt tryck vid hög temperatur för att stänga inre hålrum och förtäta mikrostrukturen.

Ytbehandling - Maskinbearbetning, slipning, sandblästring eller polering av utvändiga ytor för att förbättra ytjämnhet, noggrannhet och estetik.

Slutlig rengöring av delar - Vibrerande ytbehandling, rengöring i alkaliska lösningar eller lösningsmedel avlägsnar lösa pulverpartiklar och ytföroreningar.

Lösning behandling - Uppvärmning över legeringens solvustemperatur och sedan snabb kylning/avkylning för att lösa upp sekundära faser och förbättra de mekaniska egenskaperna.

Åldring/utfällning härdning - Värmebehandling som gör att fina förstärkande utfällningar kan bildas i legeringens mikrostruktur.

Korrekt efterbearbetning är avgörande för att uppnå de materialegenskaper och den prestanda som krävs för tillämpningen. Vilka metoder som används beror på AM-processen, designgeometrin och funktionskraven för slutanvändningen.

Kvalitetskontroll och provning av Hastelloy X-pulver och -delar

Grundlig kvalitetskontroll och testning är avgörande när man arbetar med Hastelloy X-pulver och tryckta detaljer:

Testning av pulver - Kemisk sammansättning, partikelstorleksfördelning, flödeshastighet, skenbar densitet, morfologi, orenheter. Säkerställer att pulvret uppfyller specifikationerna.

Övervakning av parametrar - Övervakning i processen av skikttjocklek, ommålningsbladets hastighet, lasereffekt, luckavstånd, skanningshastighet etc. för att säkerställa optimal uppbyggnad.

Visuell inspektion - Kontrollera ytdefekter, sprickbildning, skevhet, delaminering mellan skikten med färgpenetrant vid behov.

Dimensionell kontroll Mät kritiska dimensioner för att kontrollera överensstämmelse med CAD-modellen med hjälp av koordinatmätmaskiner eller 3D-skannrar.

Mätning av densitet - Verifiera att ≥99,5% teoretisk densitet uppnåddes för mekanisk integritet. Med hjälp av Arkimedes metod eller röntgen CT-skanning.

Test av ytjämnhet - Kvantifiering av ytfinishen på färdigbyggda och efterbearbetade delar. Optisk profilometri eller stylusinstrument.

Mekanisk provning - Drag-, utmattnings-, brottseghets-, hårdhets- och Charpy-slagprovning enligt tillämpliga ASTM-standarder.

Karaktärisering av mikrostruktur - Optisk, SEM- och EBSD-analys kontrollerar porositet, sprickbildning, kornmorfologi, utfällningar och dislokationer.

Kemisk analys - ICP-OES- eller XRF-spektroskopi verifierar att den slutliga legeringssammansättningen är korrekt.

Icke-förstörande provning - Inspektion av kritiska komponenter med ultraljud, radiografi, virvelström och magnetiska partiklar.

Data från dessa omfattande tester validerar egenskaper och kvalitet. Delar som inte klarar någon kontroll kan behöva byggas om eller efterbearbetas ytterligare.

För- och nackdelar med Hastelloy X jämfört med alternativ

Hastelloy X Pulver

Proffs

• Utmärkta mekaniska egenskaper vid höga temperaturer upp till ~700°C
• Bättre oxidationsbeständighet än rostfritt stål eller Inconel 718
• Högre hållfasthet än Inconel 625 samtidigt som den är motståndskraftig mot oxidation
• God svetsbarhet i förhållande till andra Ni-baserade superlegeringar
• Lägre kostnad än eldfasta legeringar som tantal eller volfram

Nackdelar

• Sämre högtemperaturegenskaper jämfört med Inconel 718 över ~650°C
• Kan försprödas om den utsätts för svavel eller bly vid höga temperaturer
• Svårare att bearbeta än austenitiska rostfria stål
• Högre kostnad än rostfritt stål

Inconel 625 pulver

Proffs

• Utmärkt korrosionsbeständighet i många olika miljöer
• Hög hållfasthet vid rumstemperatur och 600°C
• Bra oxidationsbeständighet upp till 980°C
• Lägre kostnad än Hastelloy X eller Inconel 718

Nackdelar

• Lägre hållfasthet vid höga temperaturer än Hastelloy X
• Känslig för rostangrepp i vissa miljöer
• Utsatt för sprickbildning på grund av termisk utmattning

Inconel 718 Pulver

Proffs

• Bibehåller hållfastheten upp till 704°C, bättre än Hastelloy X vid mycket höga temperaturer
• Hög kryp- och utmattningshållfasthet
• God korrosionsbeständighet i många miljöer

Nackdelar

• Dålig oxidationsbeständighet vid temperaturer över 600°C
• Känslig för sprickbildning efter svetsning
• Svårare att svetsa än Hastelloy X

316L rostfritt stål Pulver

Proffs

• Utmärkt korrosionsbeständighet i olika miljöer
• Lätt svetsbar och maskinbearbetningsbar
• God biokompatibilitet för medicinsk användning
• Lägre kostnad än nickel-superlegeringar

Nackdelar

• Begränsad kapacitet för höga temperaturer, kan inte överstiga ~315°C
• Känslig för grop- och spaltkorrosion i vissa miljöer
• Lägre hårdhet och slitstyrka

För den bästa kombinationen av tillverkningsbarhet, hållfasthet och oxidationsbeständighet upp till 704°C ger Hastelloy X fördelar jämfört med dessa alternativ för många applikationer.

Användningsområden och applikationer för Hastelloy X Parts from AM

Additiv tillverkning gör det möjligt att tillverka komplexa Hastelloy X-komponenter som är anpassade för krävande applikationer:

Flyg- och rymdindustrin

• Förbränningsbehållare och foder
• Blad och munstycken till flygplansmotorer
• Raketraketer och framdrivningskomponenter
• Turbopumpar och ventiler för rymdfarkoster

Gasturbiner

• Brännare, övergångar och delar för heta gasvägar
• Bränslemunstycken
• Värmesköldar
• Skovlar, blad och täckmantlar

Kemisk bearbetning

• Rör till reformatorugnar
• Rör för etylenkrackning
• Gasväxlare för FGD-processen
• Insprutningsmunstycke för katalysator i fluidiserad katalytisk kracker

Fordon

• Avgassystemets komponenter
• Turboladdare, hjul och hölje
• Delar för termisk avskärmning

Gjutformar för glas

• Formar för precisionsglaslinser och prismor
• Formar för glasblåsning

Kärnkraft

• Beklädnad och komponenter för bränsleelement

De unika styrkorna hos Hastelloy X möjliggör lättare och mer kapabla komponenter i dessa extrema miljöer jämfört med konventionella material och tillverkningsmetoder.

Installation och underhåll av Hastelloy X AM-delar

Korrekt installation och underhåll är nyckeln till att uppnå förväntad livslängd för Hastelloy X AM-komponenter i krävande applikationer:

Ytbehandling - För delar som turbinblad, polera noggrant ytorna och ta bort eventuellt pulver som finns kvar i sprickor för att förhindra accelererad attack under drift.

Dimensionell kontroll - Säkerställ att kritiska gränssnitt och dimensioner ligger inom specifikationerna efter efterbearbetning så att delarna passar korrekt vid montering.

Försiktighetsåtgärder vid hantering - Se till att gängor och ytor inte kärvar vid monteringen. Använd korrekta åtdragningsmetoder.

Korrosionsskydd - Applicera lämpliga skyddsbeläggningar på motstående ytor som korrosionsskydd. Maskera kylhål under beläggningen.

Installationsmetod - Följ tillverkarens anvisningar vid montering av delar. Ta hänsyn till skillnader i termisk expansion från AM-mikrostrukturen.

Driftförhållanden - Överskrid inte temperatur-, tryck-, flödes-, varvtals- och belastningsgränser under drift.

Övervakning - Använd sensorer och onlineövervakning för att spåra delarnas skick och identifiera problem tidigt.

Underhåll - Regelbundna inspektioner med avseende på slitage, sprickor, korrosionsskador, skevhet och oxidation. Byt ut vid behov.

Rengöringsprocedurer - Använd rätt teknik för att rengöra delar under underhåll utan att skada ytorna.

Korrekt installation i kombination med övervakning, underhåll och utbyte vid behov ger AM Hastelloy X-komponenterna full potential för långsiktig prestanda.

Vanliga frågor om Hastelloy X-pulver

F: Vilket partikelstorleksintervall är bäst för AM-processer som L-PBF?

S: Ett partikelstorleksintervall på 15-45 mikrometer rekommenderas. Finare pulver runt 15 μm ger bra upplösning och ytfinish medan storlekar upp till 45 μm förbättrar pulverflödet och packningstätheten.

F: Kräver Hastelloy X-pulver torkning eller plasmabehandling före AM?

A: Hastelloy X-pulver sprayatomiseras vanligtvis i inert gas så ingen ytterligare torkning eller plasmabehandling krävs före utskrift. Pulvret bör hanteras på rätt sätt för att undvika att absorbera överflödig fukt från luften under lagring/transport.

F: Vilka är de vanligaste värmebehandlingsmetoderna för Hastelloy X?

S: En typisk värmebehandling är 2 timmars lösningsglödgning vid 1150°C följt av luftkylning, därefter 20 timmars utskiljningshärdning vid 760°C och luftkylning. Detta förstärker Hastelloy X genom gamma prime-utskiljning.

få veta mer om 3D-utskriftsprocesser