Nickellegering 718 pulver

Kemisk sammansättning

• Håller sig till ASTM-standardsammansättning för beprövad legeringsprestanda
• Säkerställ låg syre- och kvävehalt för att förhindra porositet och svaghet
• Hög pulverrenhet minskar skadliga partiklar i andra fasen
• Kundanpassade kompositioner tillgängliga för förbättrad AM-bearbetbarhet

Mikrostruktur

• Gasatomisering ger finkornig struktur som är avgörande för mekaniska egenskaper
• Avsaknad av texturering ger isotropisk styrka
• Kontaminering och satelliter kan orsaka defekter

Pulveregenskaper

• God flytbarhet och spridbarhet underlättar AM-bearbetning
• Den skenbara densiteten påverkar direkt detaljens slutliga densitet
• Analysera alla egenskaper enligt ASTM- och MPIF-standarder

Hur man bearbetar nickellegering 718 pulver

Nickel Alloy 718-pulver kan bearbetas via flera AM-tekniker samt sekundära operationer:

Additiv tillverkning

Populära AM-processer

Alla tekniker ger nästan helt nya detaljer som kräver viss efterbearbetning. Binder jetting kräver infiltration för att konsolidera gröna kompakter medan pulverbäddsfusion ger komponenter med hög densitet. Alla alternativ ger geometrisk frihet och möjlighet till kundanpassning.

Parametrar för bästa praxis

För laserpulverbäddsfusion med Nickel Alloy 718:

• Lasereffekt: 195-250 W
• Skanningshastighet: 700-850 mm/s
• Avstånd mellan luckorna: 0,09-0,12 mm
• Skikttjocklek: 20-50 μm

Använd varm isostatisk pressning för att eliminera kvarvarande porositet och förbättra materialegenskaperna.

Värmebehandling

Typiskt förfarande för värmebehandling:

1. Varm isostatisk pressning
   • 1.160°C, 100 till 150 MPa, 4 timmar
2. Glödgning av lösning
   • 980°C, hållfasthet 1 timme, argonsläckning
3. Åldershärdning
   • 720°C, 8 timmar, ugnskylning till 620°C
   • 620°C, 8 timmar, luftkylning

Detta ger en enhetlig gamma double prime-mikrostruktur och uppnår optimal hållfasthet genom utskiljningshärdning. Lösningsvärmebehandling löser upp Nb/Ti-rika intermetalliska ämnen medan åldring fäller ut dem på ett homogent sätt.

Ytfinish

Den färdiga ytjämnheten ligger i genomsnitt på 15-20 μm Ra beroende på processparametrarna. Olika efterbehandlingsoperationer ger släta ytor:

• CNC-bearbetning
• Tumlande/vibrerande efterbehandling
• Kemisk etsning
• Elektropolering
• Shot peening

De flesta AM Nickel Alloy 718-komponenterna bearbetas till måttnoggrannhet och önskad ytfinish.

Tillämpningar av additivt tillverkade delar av nickellegering 718

AM möjliggör konsolidering av flera komponenter och optimerade geometrier med hjälp av Nickel Alloy 718:

Lättare gitterstrukturer ger lägre komponentvikt. Konforma kylkanaler i verktyg med heta sektioner ökar effektiviteten. Topologioptimerade former minskar fluiddynamiska förluster. Allt detta minskar livscykelkostnaderna i form av råmaterial, energiförbrukning och underhåll.

Samtidigt möjliggör bindemedelsstrålning och deponering med riktad energi snabb verktygstillverkning, prototyptillverkning och produktion av korta serier direkt i Nickel Alloy 718.

Fördelar kontra nackdelar med nickellegering 718 pulver

Proffs

• Extremt hög hållfasthet och hårdhet bibehålls upp till ~650°C
• Utmärkt motståndskraft mot krypning, utmattning, sprickbildning och korrosion
• Bibehåller styrka och duktilitet vid kryogena temperaturer
• Nära isotropiska mekaniska egenskaper
• Beprövad legering med lättillgängligt råmaterialpulver
• Kostnadsfördel jämfört med Ni superlegeringar som är svåra att bearbeta
• Anpassning och designflexibilitet med hjälp av AM
• Konsolidering av komponenter och lättviktsstrukturer

Nackdelar

• Mindre potential för varm isostatisk pressning jämfört med gjuten legering 718
• Fortfarande benägen att drabbas av stelningssprickor i AM
• Kräver värmebehandling för optimala egenskaper
• Lägre hållfasthet än vissa Ni-superlegeringar
• Känslig för byggfel som är typiska för AM-processer i metall
• Pulver är relativt dyrt jämfört med rostfritt stål

Korrekt parameteroptimering och rigorös kvalitetskontroll under tillverkningen av AM-komponenter är avgörande för att utnyttja den fulla kapaciteten hos detta högpresterande material.

Framtidsutsikter för Nickel Alloy 718 Powder

Nickel Alloy 718 kommer även fortsättningsvis att få ökad användning inom AM för flyg- och rymdindustrin, gasturbiner, verktyg och andra krävande applikationer:

• Nya flygplansmotorer har över 40% AM-innehåll som ger betydande kostnadsbesparingar genom viktminskning, förbättrad effektivitet och konsolidering av delar
• Sjunkande priser på AM-maskiner och bredare materialkvalificering kommer att öka användningen
• Höghållfasta, anpassade legeringsvarianter utvecklas för att flytta fram gränserna ytterligare
• Nya värmebehandlingar utvärderas för maximal utskiljningshärdning tillsammans med HIP
• Hybridtillverkning som kombinerar AM, maskinbearbetning och ytbehandling möjliggör stora volymer
• Ökad standardisering av AM-processparametrar, pulverspecifikationer och protokoll för kvalificering av delar kommer att underlätta tillväxten

Med pulvermetallurgiska metoder som AM som utvecklas ytterligare kommer Nickel Alloy 718 att fortsätta tillgodose behoven av specialiserade komponenter där prestanda väger tyngre än bearbetningskostnaderna.

Vanliga frågor

Q. Varför är Nickel Alloy 718 att föredra framför rostfritt stål för högtemperaturtillämpningar?

A. Nickellegering 718 bibehåller mycket högre hållfasthet, hårdhet och korrosionsbeständighet vid temperaturer över 650°C jämfört med rostfritt stål. Den erbjuder också markant bättre kryphållfasthet vilket möjliggör statisk lastbärande förmåga vid höga temperaturer.

Q. Vilket partikelstorleksintervall är optimalt för AM med Nickel Alloy 718-pulver?

A. Ett partikelstorleksintervall på 15-45 mikrometer ger en bra balans mellan upplösning, ytfinhet, pulverflödesförmåga och packningstäthet. Finare pulver under 10 mikrometer kan vara svårare att bearbeta.

Q. Kräver Nickel Alloy 718-pulver varm isostatisk pressning efter additiv tillverkning?

A. Varm isostatisk pressning (HIP) eliminerar inre hålrum och porositet i AM Nickel Alloy 718-komponenter. Detta gör det möjligt att uppnå en densitet nära 100% och isotropiska materialegenskaper. HIP rekommenderas men är inte obligatoriskt före värmebehandling.

Q. Varför är Nickel Alloy 718 att föredra för kryogena applikationer jämfört med andra legeringar?

A. Till skillnad från andra höghållfasta legeringar bibehåller Nickel Alloy 718 märkbar duktilitet och seghet i kryogena temperaturer under noll grader samtidigt som den behåller sin styrka. Detta gör den lämplig för lagring av flytande gas och transporttillämpningar.

Q. Har Nickel Alloy 718 pulver bättre korrosionsbeständighet jämfört med smideslegering 718?

A. Både pulver- och smideslegeringen Alloy 718 erbjuder liknande enastående korrosionsbeständighet i olika medier. Pulverbaserad AM möjliggör tillverkning av komponenter med komplexa optimerade geometrier som ytterligare förbättrar korrosionsbeständigheten.