Inconel 738-Pulver ist ein Pulver aus einer Superlegierung auf Nickelbasis, das vor allem in der Luft- und Raumfahrtindustrie für Komponenten von Gasturbinentriebwerken verwendet wird. Diese Hochleistungslegierung bietet hervorragende mechanische Eigenschaften sowie Hitze- und Korrosionsbeständigkeit.
Überblick über Inconel 738-Pulver
Inconel 738-Pulver ist eine ausscheidungsgehärtete Nickel-Chrom-Legierung, die auch Aluminium, Kobalt, Molybdän, Titan, Wolfram, Niob und Tantal als Nebenlegierungselemente enthält.
Zu den wichtigsten Eigenschaften und Merkmalen von Inconel 738-Pulver gehören:
| Eigenschaften | Merkmale |
|---|---|
| Zusammensetzung | Nickel, Chrom, Aluminium, Kobalt, Molybdän, Titan, Wolfram, Niob, Tantal |
| Partikelform | Sphärisch |
| Partikelgröße | 15 - 45 Mikrometer |
| Schmelzpunkt | ~1400°C |
| Dichte | 8,15 g/cm3 |
| Wesentliche Merkmale | Hohe Festigkeit, gute Korrosionsbeständigkeit, ausgezeichnete Kriechfestigkeit, behält seine Festigkeit bei hohen Temperaturen |
| Herstellungsverfahren | Additive Fertigung einschließlich DMLS, LENS |
| Anwendungen | Turbinenschaufeln, Turboladerkomponenten, Verbrennungsdosen |
Einige der wichtigsten Vorteile von Inconel 738-Pulver sind:
- Hohe Zug-, Ermüdungs- und Zeitstandfestigkeit
- Fähigkeit, Betriebstemperaturen von bis zu 750°C standzuhalten
- Gute Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit
- Hohe thermische Stabilität
Zu den Einschränkungen gehören jedoch die geringere Verarbeitbarkeit im Vergleich zu anderen Superlegierungen sowie die hohen Materialkosten.
Chemische Zusammensetzung
Die nominelle chemische Zusammensetzung von Inconel 738-Pulver ist nachstehend angegeben:
| Element | Gewicht % |
|---|---|
| Nickel (Ni) | Bilanz |
| Chrom (Cr) | 15 – 17% |
| Aluminium (Al) | 3 – 4% |
| Kobalt (Co) | 8 – 10% |
| Molybdän (Mo) | 1.5 – 2.5% |
| Titan (Ti) | 0.7 – 1.2% |
| Wolfram (W) | 2 – 3% |
| Niobium (Nb) | 0.1 – 0.6% |
| Tantal (Ta) | 0.5 – 1.5% |
Die Kombination aus Nickel, Chrom und Aluminium sorgt für Korrosionsbeständigkeit. Elemente wie Molybdän und Wolfram erhöhen die Hochtemperaturfestigkeit durch Mischkristallverfestigung. Zugaben von Kobalt verbessern die Warmumformbarkeit.
Spuren von Kohlenstoff, Mangan, Silizium, Phosphor, Schwefel und Bor können ebenfalls vorhanden sein. Die Zusammensetzung wird gemäß der ISO-Norm 21332 für Inconel 738-Pulver kontrolliert, um gleichbleibende Eigenschaften bei der additiven Fertigung oder anderen pulvermetallurgischen Anwendungen zu gewährleisten.
Mechanische Eigenschaften
Inconel 738-Pulver kann die folgenden mechanischen Eigenschaften im wärmebehandelten Zustand erreichen:
| Eigentum | Wert |
|---|---|
| Zugfestigkeit | 1050 - 1300 MPa |
| 0.2% Streckgrenze | ≥ 900 MPa |
| Dehnung | ≥ 16% |
| Verkleinerung der Fläche | ≥ 25% |
| Härte | ≥ 390 HV |
Die Eigenschaften hängen von der genauen Zusammensetzung innerhalb der Legierungsspezifikationen, der Pulverqualität und den bei der additiven Fertigung verwendeten Parametern ab. Auch Wärmebehandlungen wie die Alterung nach der Herstellung wirken sich auf die mechanische Leistung aus.
Im Vergleich zu Inconel 718 weist Inconel 738 eine fast 15-20% höhere Zug- und Zeitstandfestigkeit auf, was auf geringfügige Zusätze wie Tantal und Niob zurückzuführen ist. Allerdings ist die Verarbeitbarkeit bei 738-Werkstoffsystemen geringer.
Anwendungen
Einige typische Anwendungen von Inconel 738-Pulver umfassen:
| Industrie | Anwendungen |
|---|---|
| Luft- und Raumfahrt | Turbinenschaufeln, Verbrennungsrohre, Turboladerkomponenten |
| Automobilindustrie | Turbolader-Räder und -Gehäuse, Auslassventile |
| Öl und Gas | Sicherheitsventile im Bohrloch, Bohrlochkopfkomponenten |
| Stromerzeugung | Teile des Heißteils von Gasturbinen |
| Chemische Verarbeitung | Reaktoreinbauten, Wäscher, Zyklonkomponenten |
In erster Linie wird Inconel 738-Pulver für die Herstellung von Heißteilkomponenten für Flugzeugtriebwerke mittels additiver Fertigung oder anderer Pulverbettverfahren verwendet, die komplexe, leichte Geometrien ermöglichen.
Eigenschaften wie Hochtemperatur-Zugfestigkeit, Beständigkeit gegen Kriechverformung und Ermüdung machen dieses Material zu einem optimalen Werkstoff für Turbomaschinenanwendungen, die im Betrieb Temperaturen von 700°C oder mehr ausgesetzt sind.
Spezifikationen und Qualitäten
Weltweit wird Inconel 738-Pulver nach den folgenden Spezifikationen hergestellt:
| Spezifikation | Klasse Bezeichnung |
|---|---|
| AMS 5899 | Legierung 738 |
| ISO 21332 | PK-MET740Y |
| UNS N07738 | – |
Zu den Äquivalenten gehören Alloy 738 LC (Low Carbon) und Cronal 738. Zu den funktionell ähnlichen Superlegierungen gehören HS 188 und Mar-M 738.
Die Partikelgrößenverteilung des Pulvers gemäß ISO 21332 ist unten als Referenz angegeben:
| Partikelgröße (μm) | Betrag (%) |
|---|---|
| >150 | 0 |
| 106 - 150 | ≤ 6 |
| 45 - 106 | Bilanz |
| <45 | ≤ 10 |
Es sind auch feinere Partikelgrößenverteilungen verfügbar, die zu einer besseren Dichte und besseren mechanischen Eigenschaften führen. Es wurden auch für die additive Fertigung optimierte Sorten mit hoher Sphärizität und Fließfähigkeit entwickelt.
-
FGH95 Ni-Basis-Legierungspulver | Nickellegierungspulver -
CMSX-4 Nickellegierungspulver | Nickellegierungspulver -
Ni-Fe-Mo Weichmagnetisches Pulver | Nickellegierungspulver -
Ni-Cr-Mo-Legierungspulver | Nickellegierungspulver -
Nickel-Titan-Legierungspulver | Nickel-Legierungspulver -
Nickel-Aluminium-Legierungspulver | Nickel-Legierungspulver -
MCrAlY-Legierungspulver | Nickellegierungspulver -
Nickel-Chrom-Legierungspulver | Nickel-Legierungspulver -
Hartlötpulver auf Nickelbasis
Lieferanten und Preisgestaltung
Zu den weltweit führenden Lieferanten von Inconel 738-Pulver gehören:
| Anbieter | Bezeichnung des Produkts | Preisspanne ($/kg) |
|---|---|---|
| Sandvik Fischadler | Fischadler® 738 | 450 - 750 |
| Zimmerer-Zusatzstoff | CARPENTER® Legierung 738 | 500 - 850 |
| Praxair | TA1 738 | 425 - 700 |
| Höganäs | Höganäs 738 | 400 - 650 |
| LPW-Technologie | LPW 738 | 375 - 600 |
Die Preise variieren je nach Bestellmenge, Partikelgrößenbereich, Standort und individueller Anpassung zur AM-Optimierung. Kleine Laborproben kosten tendenziell mehr pro Kilogramm.
Kostenvergleich mit Inconel 718-Pulver
| Faktor | Inconel 738 | Inconel 718 |
|---|---|---|
| Relativer Preis | 1.4X | 1X |
| Dichte | Höher von 5% | – |
Trotz höherer Legierungsanteile, Inconel 738-Pulver kann bei Hochtemperaturanwendungen aufgrund der höheren mechanischen Leistungsfähigkeit Kostenvorteile aufweisen.
Vorteile und Beschränkungen
| Vorteile | Beschränkungen |
|---|---|
| ~15% höhere Zug- und Zeitstandfestigkeit als Inconel 718 | Schwieriger zu bearbeiten und zu schweißen |
| Behält seine Festigkeit bis zu 750°C | Höhere Materialkosten |
| Ausgezeichnete Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit | Geringere Verarbeitbarkeit als Inconel 718 |
| Thermische Stabilität unter kryogenen Bedingungen | Neigung zu Dehnungsrissbildung |
| Höhere Härte als Inconel 625 oder Waspaloy® | Empfindlich gegenüber Schwankungen in der Wärmebehandlung |
| Kostenvorteil auf Basis der Leistung | – |
Wichtigste Erkenntnisse
- Inconel 738 weist eine bessere Festigkeit und Temperaturbeständigkeit als 718 auf, stellt aber auch Herausforderungen an die Verarbeitbarkeit
- Maßgeschneidertes Pulver für die additive Fertigung jetzt erhältlich
- Qualifiziert sich als preiswerte Alternative für extreme Umgebungen
FAQs
F: Wofür wird Inconel 738-Pulver normalerweise verwendet?
A: Inconel 738-Pulver wird hauptsächlich in der additiven Fertigung von Heißprofilen für Luft- und Raumfahrtkomponenten wie Turbinenschaufeln, Turboladerräder und Brennkammern verwendet, die Temperaturen von über 700 °C standhalten können.
F: Ist für Inconel 738 eine Wärmebehandlung erforderlich?
A: Ja, Inconel 738-Pulver ist durch Ausscheidungshärtung und Wärmebehandlung härtbar. Eine Lösungsbehandlung mit anschließender doppelter Alterung ermöglicht eine optimale Kombination von Duktilität und Hochtemperaturfestigkeit.
F: Welche Partikelgröße ist für AM am besten geeignet?
A: Ein Partikelgrößenbereich zwischen 20-45 Mikron bietet eine optimale Pulverbettdichte und mechanische Leistung. Es sind jedoch auch spezielle Sorten mit kontrollierter Sphärizität und Fließeigenschaften erhältlich, um die Verarbeitbarkeit zu verbessern.
F: Ist Inconel 738 schweißbar?
A: Inconel 738 weist aufgrund der höheren Legierungszusätze eine geringere Schweißbarkeit als 718 auf. Eine Abstimmung der Zusammensetzung des Schweißzusatzwerkstoffs auf den Grundwerkstoff ist unbedingt erforderlich, um die Möglichkeit von Dehnungs- oder Liquidationsrissen beim Schweißen zu minimieren.
F: Was ist der Unterschied zwischen Inconel 738 und 718?
A: Inconel 738 weist eine um 15% höhere Zug- und Zeitstandfestigkeit als 718 auf, was auf Zusätze wie Tantal und Niob zurückzuführen ist. Allerdings ist 738 schwieriger zu verarbeiten, sowohl durch Schweißen als auch durch maschinelle Bearbeitung.
F: Muss Inconel 738 nach dem AM heißisostatisch gepresst werden (HIP)?
A: HIP wird nach der additiven Fertigung von Inconel 738-Bauteilen empfohlen, um interne Porosität zu beseitigen, 100% Dichte zu verleihen und optimale mechanische Eigenschaften zu erzielen. Üblicherweise wird HIP bei 1160-1200°C und 100-150 MPa Druck angewendet.
