K465 legeringspulver: sammansättning, egenskaper, tillämpningar och specifikationer

K465 har blivit ett populärt val för flyg-, kraftgenererings- och kemisk processindustri där komponenter utsätts för höga temperaturer eller aggressiva miljöer. Det gör att komplexa geometrier kan 3D-skrivas ut för optimal prestanda.

Den här artikeln ger detaljerad information om sammansättning, egenskaper, tillämpningar, specifikationer, tillgänglighet, bearbetning och jämförelser av K465 superlegeringspulver för additiv tillverkning.

K465 legeringspulver sammansättning

Den nominella sammansättningen av K465 nickelbaserat superlegeringspulver anges nedan:

Element	Vikt %
Nickel (Ni)	Balans
Krom (Cr)	15 – 17%
Kobolt (Co)	9 – 10%
Molybden (Mo)	3%
Tantal (Ta)	4.5 – 5.5%
Aluminium (Al)	5 – 6%
Titan (Ti)	0.5 – 1%
Bor (B)	0,01% max
Kol (C)	0,03% max
Zirkonium (Zr)	0,01% max
Niob (Nb)	1% max

Nickel utgör basen för legeringen och ger en ytacentrerad kubisk matris för hög temperaturhållfasthet. Element som krom, kobolt och molybden bidrar till att stärka fast lösning och möjliggöra utfällningshärdning.

Aluminium och titan tillsätts för att bilda gamma-prima fällningar Ni3(Al,Ti) för att ge hårdhet och krypmotstånd upp till 700°C. Tantal ger solid lösningsförstärkning och bildar karbider för kontroll av kornstrukturen. Bor underlättar utfällning av komplexa karbider.

Den balanserade sammansättningen av K465 nickelsuperlegeringspulver resulterar i en kombination av styrka, duktilitet, korrosionsbeständighet och svetsbarhet som krävs för högpresterande tillsatstillverkade komponenter. De optimerade nivåerna av legeringselement kan skräddarsys baserat på slutliga delkrav.

K465 legeringspulveregenskaper

K465 superlegeringspulver bearbetat via laserpulverbäddfusion eller elektronstrålesmältning uppvisar följande egenskaper i byggt och värmebehandlat tillstånd:

Mekaniska egenskaper

Fastighet	Byggt skick	Efter värmebehandling
Draghållfasthet	1050 - 1250 MPa	1150 – 1350 MPa
Utbyteshållfasthet	750 – 950 MPa	1000 – 1200 MPa
Töjning	10 – 25%	8 – 15%
Hårdhet	35 – 45 HRC	42 – 48 HRC

• Höga hållfasthetsnivåer jämförbara med gjutna och bearbetade Ni-baserade superlegeringar
• Duktilitet som bibehålls efter värmebehandling tillåter viss formning/smidning
• Nederbördshärdning genom gammaprimfas efter lösningsbehandling

Fysikaliska egenskaper

Fastighet	Värde
Täthet	8,1 – 8,3 g/cc
Smältpunkt	1260 – 1350°C
Termisk konduktivitet	11 – 16 W/mK
Termisk expansionskoefficient	12 – 16 x 10 -6 /K

Egenskaper vid höga temperaturer

Fastighet	Värde
Temperatur vid drift	Upp till 700°C
Oxideringsbeständighet	Bra upp till 850°C
Fasstabilitet	Behåller styrka upp till 70% smältpunkt
Krypbrottstyrka	140 MPa vid 700°C i 1000 timmar

• Behåller över hälften av sin styrka vid maximal drifttemperatur
• Motstår oxidation och varmkorrosion i gasturbinmiljöer
• Utmärkt krypbrottstyrka under belastning vid hög temperatur

Andra anmärkningsvärda egenskaper

• Svetsbar med konventionella smältsvetsmetoder
• Bra ytfinish och måttnoggrannhet i AM-byggen
• Anpassningsbar med olika värmebehandlingar
• Hög termisk utmattning och motstånd mot spricktillväxt

Den balanserade uppsättningen av mekaniska, fysiska och termiska egenskaper gör K465 lämplig för extrema miljöer i flygmotorer, kraftgenereringssystem och kemisk processutrustning. Egenskaperna kan finjusteras utifrån applikationskrav.

K465 legeringspulverapplikationer

De viktigaste tillämpningarna för tillsatstillverkade K465 superlegeringsdelar inkluderar:

Aerospace:

• Förbränningsfoder, förstärkare, flamhållare i jetmotorer
• Konstruktionsfästen, ramar, hus, beslag
• Heta sektionskomponenter som turbinblad och skovlar
• Raketframdrivningssystem och rymdfarkoster

Kraftgenerering:

• Värmeväxlare, rörledningar, ventiler, grenrör i pannor och värmeåtervinningssystem
• Gasturbinens hetgasvägskomponenter som munstycken, höljen
• Solcellsmottagare och solfångare

Fordon:

• Turboladdarhjul och hus
• Avgassystem grenrör och komponenter

Kemisk bearbetning:

• Reformerrör, reaktionskärl, värmeväxlarkomponenter
• Rörledningar, ventiler, pumpar för frätande kemikalier
• Verktyg som dorn, fixturer för kompositdelar

Fördelar:

• Tål långvarig användning vid över 700°C lägre densitet än konkurrerande legeringar
• Oxidations- och korrosionsbeständighet i heta gasmiljöer
• Minskar komponentvikten jämfört med gjutna nickellegeringar
• Möjliggör komplexa optimerade geometrier som inte är möjliga med gjutning
• Konsoliderar flera delar till en tryckt komponent
• Sparar materialavfall i förhållande till subtraktiva metoder
• Kortare ledtider jämfört med traditionell bearbetning

K465 används ofta som ersättning för tyngre, dyrare superlegeringar i flygmotorer och landbaserade kraftsystem. Legeringspulvret kan skräddarsys för att möta krav i extrema temperaturer, tryck och korrosiva driftsförhållanden.

K465 Alloy Powder Specifikationer

K465 legeringspulver för AM-processer levereras av olika tillverkare till följande nominella specifikationer:

Parameter	Specifikation
Fördelning av partikelstorlek	15 – 53 mikron
Syrehalt	0,05% max
Kväveinnehåll	0,05% max
Morfologi	Sfäroid
Skenbar densitet	4,0 - 4,5 g/cc
Tappdensitet	4,5 – 5,0 g/cc
Flödeshastighet	15 - 25 s/50g

• Pulverpartikelstorleksfördelning optimerad för AM-processer
• Hög pulverflytbarhet säkerställer jämn skiktspridning
• Lågt syreinnehåll minimerar risken för defekter i byggnader
• Sfärisk morfologi ger bra packning och pulverbädddensitet

Ytterligare krav:

• Pulver bör hanteras i en inert atmosfär för att förhindra kontaminering
• Fukthalten måste hållas under 0,1 wt% för bra pulverflöde
• Tillfällig lagringstid upp till 1 år i förseglade behållare med argon
• Öppna behållare för att användas inom 1 vecka för att undvika nedbrytning

Att uppfylla pulverspecifikationer vad gäller storlek, form, kemi och hantering är avgörande för att uppnå AM-delar med hög densitet med förväntade mekaniska egenskaper.

K465 Alloy Pulver Tillgänglighet

K465 superlegeringspulver kan hämtas från stora leverantörer som:

Tillverkare	Produktens namn
Praxair	TA1
Snickare Tillsats	CarTech K465
Sandvik Osprey	K465-TCP
Erasteel	Stellite AM K465

Legeringspulvret säljs i olika storlekar från 1 kg behållare för FoU-ändamål upp till 1000 kg behållare för produktionsvolymer. Priserna varierar från $90-150 per kg baserat på kvantitet och tillverkare.

Ledtider för upphandling sträcker sig vanligtvis från 2-8 veckor efter orderbekräftelse. Skräddarsydda partikelstorleksfördelningar och speciell hantering kan kräva längre ledtid.

K465-pulverlager bör övervakas noggrant och beställas i god tid innan det tar slut. Brist kan orsaka kostsamma stilleståndstider för AM-maskinen. Överväg att fördela beställningar över tid för att behålla lagret.

K465 legeringspulverbehandling

Parameterintervall för AM-processer:

Process	Förvärmning Temp	Skiktets tjocklek	Laserkraft	Skanningshastighet	Avstånd mellan luckor
DMLS	150 – 180°C	20 – 60 μm	195 – 250 W	600 – 1200 mm/s	0,08 – 0,12 mm
EBM	1000 – 1100°C	50 – 200 μm	5 – 25 mA	50 – 200 mm/s	0,1 – 0,2 mm

• DMLS = Direkt metalllasersintring
• EBM = Elektronstrålesmältning
• Ett bredare utbud av parametrar möjliggör flexibilitet för att optimera ytfinish, byggtid eller mekaniska egenskaper
• Förvärmning minskar kvarvarande spänningar; högre för EBM på grund av högre temperaturer
• Långsammare skanningshastigheter förbättrar densiteten men förlänger byggtiden
• Fint luckavstånd minskar porositeten men kräver fler skanningspass

Efterbearbetning:

• Borttagning av delar från byggplattan med EDM-trådskärning
• Avlägsnande av restpulver via glaspärlblästring
• Stressavlastande värmebehandling vid 870°C i 1 timme
• HIP-behandling vid 1160°C under 100 MPa tryck i 4 timmar
• Åldringshärdande värmebehandling vid 760°C i 10 timmar

Fördelar med efterbearbetning:

• HIP stänger inre tomrum och minimerar porositeten
• Värmebehandlingar lindrar kvarvarande stress och uppnår optimal hårdhet
• Ger nära 100% täta delar med mekaniska egenskaper motsvarande gjutna och smidda
• Ytterligare varm isostatisk pressning (HIP) och värmebehandlingar kan förbättra egenskaperna ytterligare

Parameterval, stödstrukturer, byggorientering, efterbearbetningssteg är alla optimerbara baserat på AM-teknik som används och egenskaper som krävs.

Hur K465 jämförs med andra superlegeringspulver

K465 vs Inconel 718

Legering	K465	Inconel 718
Täthet	Högre	Lägre
Draghållfasthet	Liknande	Liknande
Temperatur vid drift	100°C högre	Upp till 650°C
Kostnad	2X dyrare	Mer ekonomiskt

• K465 vald för högre temperaturförmåga där kostnadsökning är motiverad
• Inconel 718 mer ekonomisk för applikationer med lägre temperatur

K465 vs Haynes 282

Legering	K465	Haynes 282
Processbarhet	Bättre	Mer komplicerat
Termisk ledningsförmåga	Högre	Lägre
Servicetemperatur	Liknande	Liknande
Kostnad	Liknande	Liknande

• K465 lättare att laserskriva och efterbehandla utan att spricka
• Haynes 282 är mer benägen att stelna sprickor under byggen

K465 vs CM 247 LC

Legering	K465	CM 247 LC
Täthet	Lägre	Högre
Styrka	Liknande	Liknande
Duktilitet	Högre	Lägre
Kostnad	Lägre	Högre

• K465 har bättre kombination av styrka och duktilitet
• Lägre legeringsalternativ till CM 247 LC

K465 vs Inconel 625

Legering	K465	Inconel 625
Temperatur vid drift	Högre	Upp till 700°C
Motståndskraft mot korrosion	Måttlig	Utmärkt
Kostnad	Högre	Lägre
Tillgänglighet	Mer begränsad	Lättillgänglig

• Inconel 625 vald där korrosionsbeständigheten överträffar förmågan vid höga temperaturer
• K465 föredras för jetmotordelar som upplever extrema temperaturer

Att förstå var K465 utmärker sig eller kommer till korta jämfört med alternativ underlättar materialvalet för AM-komponenter. Legeringen kan skräddarsys för att flytta balansen mellan kostnad, tillgänglighet, bearbetbarhet och egenskaper.

K465 Legeringspulver – Vanliga frågor

F: Vilka förbehandlingssteg krävs för K465-pulver?

S: K465-pulver måste torkas i 1-4 timmar vid 100-150°C för att avlägsna fukt som absorberas under transport och lagring. Siktning mellan 20-63 mikron kommer att eliminera stora partiklar som kan orsaka övermålningsproblem.

F: Kräver K465 efterbearbetning med het isostatisk pressning (HIP)?

S: HIP rekommenderas men inte obligatoriskt för K465. Det hjälper till att stänga inre tomrum och uppnå maximal densitet och mekaniska egenskaper. HIP vid 1160°C under 100 MPa i 4 timmar är typiskt.

F: Vilka värmebehandlingar kan användas för att skräddarsy K465-egenskaper?

S: Lösningsbehandling vid 1150°C plus enkel eller dubbel åldring mellan 700-850°C används för att optimera styrka och duktilitet. Snabb kylning efter lösningsbehandling förbättrar egenskaperna.

F: Är K465 superlegering svetsbar för reparationsändamål?

S: Ja, K465 kan svetsas med ER NiCrMo-10 tillsatsmetall. Lösningsbehandling vid 1175°C och åldring vid 845°C krävs efter svetsning för att återställa egenskaperna.

F: Vilka tillverkningsfel kan uppstå med K465-byggen?

S: Brist på smältporositet, sprickbildning mellan skikt, delaminering och distorsion är potentiella defekter som kräver parameteroptimering. Lägre förvärmning och snabbare skanningshastigheter ökar risken.

F: Vilka efterbehandlingsmetoder kan användas på additivt tillverkade K465-delar?

S: Bearbetning, kulblästring, kemisk etsning och elektropolering möjliggör förbättring av ytjämnheten. Detta underlättar NDU-inspektion och förbättrar utmattningslivslängden.

F: Kräver K465 legeringspulver särskilda försiktighetsåtgärder?

S: K465-pulver absorberar snabbt fukt, så förvaring i förseglade argonrensade behållare krävs. Använd inom 1 vecka efter att behållaren öppnats för att förhindra nedbrytning.

F: Vilka säkerhetsåtgärder behövs vid hantering av K465-pulver?

S: K465-pulver är inte brandfarligt men kan orsaka hud-/ögonirritation. Använd skyddshandskar, kläder, ansiktsskydd. Undvik inandning och installera ordentlig ventilation.

Slutsats

K465 nickelsuperlegeringspulver har funnit ökad användning i additiv tillverkning, vilket möjliggör lätta, höghållfasta komponenter med komplexa geometrier. Dess balanserade sammansättning ger en kraftfull kombination av mekaniska egenskaper, oxidationsbeständighet, termisk stabilitet och svetsbarhet. Dessa egenskaper gör K465 lämplig för framdrivningssystem för flyg, landbaserad kraftgenereringsutrustning och kemisk bearbetningshårdvara som tål långvarig drift vid höga temperaturer.

Att förstå nischen där K465 överträffar alternativ som Inconel 718 eller Haynes 282 möjliggör korrekt materialval. Noggrann kontroll av AM-processparametrar, pulverkvalitet, värmebehandlingar och het isostatisk pressning är nödvändigt för att erhålla optimal mikrostruktur och prestanda. När additiv tillverkningskapacitet fortsätter att utvecklas, kommer konstruerade material som K465 att öppna nya möjligheter för att designa nästa generations högtemperaturkomponenter med förlängd livslängd.