Aluminide sind eine Klasse von intermetallischen Werkstoffen, die aus Aluminium und einem oder mehreren Legierungselementen bestehen. Dieser Leitfaden dient als Nachschlagewerk für Aluminide in Pulverform. Er gibt einen Überblick über Arten, Herstellungsverfahren, wichtige Merkmale und Parameter, Lieferanten und Preise, verschiedene Endanwendungen in verschiedenen Branchen, häufig gestellte Fragen und mehr.
Überblick über Aluminide Pulver
Aluminidpulver umfasst spezielle aluminiumreiche Legierungen, die ein sekundäres metallisches Element wie Nickel, Eisen, Titan usw. enthalten. Wichtigste Eigenschaften:
- Zusammensetzung: Aluminium + Legierungsmetall
- Herstellung: Gasverdüsung zu Pulver
- Form: Kugelförmiges teilchenförmiges Pulver
- Korngrößen: Von Mikrometern bis Millimetern
- Wichtigste Merkmale: Hitze- und korrosionsbeständig
Die Kombination von Aluminium mit kompatiblen Metallen führt zu einzigartigen kristallinen Strukturen und verbesserten Eigenschaften im Vergleich zu herkömmlichen Legierungen, was die Vielseitigkeit bei Hochleistungsanwendungen erhöht.
Arten von Aluminid-Pulver
Durch die Beimischung verschiedener Legierungsmetalle erhalten die Aluminide spezifische Namen und Eigenschaften:
| Legierung Typ | Zusammensetzung | Eigenschaften |
|---|---|---|
| Nickelaluminid | Al3Ni, Al3Ni2 usw. | Hohe Festigkeit Oxidationsbeständig |
| Eisenaluminid | FeAl, Fe3Al usw. | Gute Duktilität Hitze-/Korrosionsbeständigkeit |
| Titanaluminid | TiAl, Ti3Al usw. | Leichtgewicht Stark bei hohen Temperaturen |
| Chromaluminid | CrAl7, Cr2Al5 | Hohe Härte Gutes Verschleißverhalten |
Tabelle 1: Gängige Aluminidpulvervarianten nach metallischen Bestandteilen
Al-Ni-, Al-Fe- und Al-Ti-Systeme erweisen sich als nützlich für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, im Automobilbau und im Energiesektor, da sie maßgeschneiderte physikalische und mechanische Eigenschaften aufweisen.
Produktionsmethoden
Zu den kommerziellen Herstellungsverfahren für Aluminidpulver gehören:
- Gaszerstäubung - Schmelzstrom, der von Inertgasdüsen beaufschlagt wird, erzeugt kugelförmige Pulver, die sich ideal für AM eignen
- Plasma-Rotations-Elektroden-Verfahren (PREP) - Zentrifugalzerkleinerung von elektrifiziertem geschmolzenem Material
- Inertgas-Kondensation - verdampfte und zu Nanopartikeln kondensierte Legierung
- Mechanisches Legieren - Kugelmahlen und wiederholtes Schweißen von Metallpulvergemischen
Durch die Abstimmung von Verarbeitungsbedingungen wie thermischen Profilen, Schutzgasströmen, Drehzahlen und Mahlparametern können Morphologien, Kornstrukturen, Größen und resultierende Fähigkeiten von Aluminidpulvern je nach Anwendungsanforderungen eingestellt werden.
Aluminide Pulvereigenschaften
Physikalische Eigenschaften
| Attribut | Merkmale |
|---|---|
| Schmelzpunkt | 500-1000°C je nach Legierung |
| Dichte | 2,5-4 g/cm3 |
| Farbe | Grau metallic |
| Magnetismus | Paramagnetisch |
Mechanische Eigenschaften
| Maßnahme | Wert |
|---|---|
| Härte | 200-500 HV typisch |
| Stärke | 400-900 MPa |
| Duktilität | 10-25% Dehnung |
Thermische Eigenschaften
| Metrisch | Bewertung |
|---|---|
| Wärmeleitfähigkeit | 50-180 W/mK |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | 12-25 x10-6 K-1 |
| Maximale Betriebstemperatur | 750-1050°C |
Tabelle 2: Wichtige physikalische, mechanische und thermische Eigenschaften von Aluminidpulvern
Diese Eigenschaften ermöglichen eine robuste Produktion, Umformung und Leistung in Umgebungen mit hoher Hitze, Belastung und Verschleiß.
Spezifikationen
Handelsübliche Aluminidpulver entsprechen den Standardspezifikationen:
Größenverteilung
| Standard | Mikrometer | Gemeinsame Produktionsmethode |
|---|---|---|
| Fein | 0-20 | Gaszerstäubung |
| Mittel | 20-63 | Gaszerstäubung |
| Grob | 63-105 | PREP, Mechanisches Legieren |
Reinheitsgrade
| Bewertung | Verunreinigungen | Verwendung |
|---|---|---|
| Standard | Bis zu 1% andere | Prüfung, Probenahme |
| Hoch | <1000 ppm Verunreinigungen | Industrielle Produktion |
| Ultrahoch | <100 ppm Schadstoffe | Luftfahrt, Medizin |
Tabelle 3: Typische Größenbereiche und Reinheitsgrade für Aluminid-Pulver
Ein strengeres Screening der Partikelgrößenverteilung und des Verunreinigungsgrads unterstützt die Präzisionsleistung, erhöht jedoch die Produktionskosten.
Aluminide Pulver Hersteller
Spezialisierte Produzenten bieten Mengen in kommerziellem Maßstab für alle Sorten an:
| Unternehmen | Markennamen | Preisspanne |
|---|---|---|
| Sandvik | Osprey® Al-Legierungen | $50-120/kg |
| Praxair | Zerstäubte Aluminide | $40-200/kg |
| Tischlertechnik | CarTech Alaun | $80-250/kg |
| Feinmetalle Gesellschaft | FinessAl | $60-180/kg |
| Unternehmen für Spezialmetalle | PrealloyTM | $75-160/kg |
Tabelle 4: Führende kommerzielle Anbieter von Aluminidpulvern
Die Preise variieren je nach Bestellmenge, Pulvermorphologie, Screening-/Analysedienstleistungen und Legierungsanpassung. Die genauen Kosten können Sie direkt bei uns erfragen. Einige Unternehmen bieten kleine Muster für Test- und Bewertungszwecke an.
Anwendungen von Aluminide Pulver
| Industrie | Verwendet | Vorteile |
|---|---|---|
| Luft- und Raumfahrt | Turbinenschaufeln Wärmemanagement | Hohe Festigkeit Leichtgewicht Hitzebeständigkeit |
| Automobilindustrie | Kolben Motorteile Auspuffkomponenten | Verschleissfestigkeit Masshaltigkeit |
| Energie | Festoxid-Brennstoffzellen Solar-Receiver Wärmetauscher | Handhabung bei extremen Temperaturen Korrosionsbeständigkeit |
| Chemisch | Auskleidungen von Geräten Rohre Reaktoren | Inertes Material der Konstruktion Verbesserte Sicherheit |
Tabelle 5: Wichtige Anwendungsbereiche und Triebkräfte für die Einführung von Aluminidpulvern
Die Nutzung von Eigenschaften wie hoher Schmelzpunkt, Festigkeit im Verhältnis zum Gewicht und Korrosionsbeständigkeit unterstützt die Zuverlässigkeit in anspruchsvollen Umgebungen. Die Umformbarkeit in komplexe Teile durch AM erleichtert die Nutzung.
Pro und Kontra im Vergleich
Vorteile von Aluminiden
- Widersteht höheren Betriebstemperaturen als Stahllegierungen
- Bessere Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit als herkömmliche Legierungen
- Geringere Dichte als bei vergleichbar starken Legierungen
- Häufig preiswerter als ähnlich leistungsfähige Superlegierungen
- Verarbeitbarkeit zu endgeformten Teilen mit AM-Techniken
Beschränkungen
- Geringere Duktilität und Bruchzähigkeit bei Raumtemperatur
- Erfordern Schutzbeschichtungen in bestimmten chemischen Umgebungen
- Komplexe Modellierung für zuverlässige AM-Teileproduktion erforderlich
- Heißisostatisches Pressen (HIP) für AM-Teile voller Dichte erforderlich
Tabelle 6: Die wichtigsten Vor- und Nachteile bei der Einführung von Aluminiden
Obwohl Aluminide einige Herausforderungen bei der Herstellung und im Betrieb mit sich bringen, schaffen ihre ausgeprägten Leistungen bei hoher Hitze und Oxidation ein vielversprechendes Potenzial für alle Branchen. Weitere FuE-Maßnahmen zielen auf eine verbesserte Duktilität und Bruchfestigkeit ab.
Aluminide Pulver FAQs
F: Kommen Aluminide in der Natur vor?
A: Nein, Aluminide entstehen nicht auf natürliche Weise. Sie werden mit Hilfe fortschrittlicher Schmelz-, Pulverproduktions- und Legierungsverfahren hergestellt.
F: Was ist der Unterschied zwischen einem Aluminid und einer Aluminiumlegierung?
A: Aluminiumlegierungen enthalten nur Aluminium als Schlüsselelement, während Aluminide eine Klasse von komplexen Legierungen sind, die Aluminium und ein oder mehrere zusätzliche metallische Elemente enthalten.
F: Was sind übliche Aluminid-Legierungselemente neben Nickel, Eisen und Titan?
A: Andere Übergangsmetalle werden verwendet, darunter Chrom, Zirkonium, Hafnium, Niob, Tantal, Molybdän und Wolfram. Bestimmte Kombinationen stellen das gewünschte Verhalten ein.
F: Welche Industriezweige verwenden Aluminidpulver im Vergleich zu Aluminid-Massenware?
A: Pulvermorphologien eignen sich für die additive Fertigung komplexer Teile in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Automobil und Energie. Schüttgutformen werden für Barren, Beschichtungen und Gusswerkzeuganwendungen verwendet.
