Pulver aus Nickellegierungen für den 3D-Druck

Nickellegierungen bieten eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit und mechanische Eigenschaften. Dadurch eignen sie sich für die additive Fertigung komplexer Bauteile, die extremen Umgebungsbedingungen ausgesetzt sind. Dieser Artikel gibt einen Überblick über die wichtigsten Nickellegierungspulver Sorten, Eigenschaften, Anwendungen, Spezifikationen und Lieferanten.

Übersicht von Pulver aus Nickellegierungen

Mit Nickellegierungspulvern können komplizierte Metallteile mit Eigenschaften gedruckt werden, die von anderen Materialien nicht erreicht werden, wenn man Pulverbettschmelz- oder gerichtete Energieabscheidungsverfahren verwendet.

Legierungssysteme: Superlegierungen auf Ni-Basis, rostfreie Stähle, legierte Stähle, Nickel-Kupfer-Legierungen, Nickel-Kobalt-Legierungen und Nickel-Titan-Formgedächtnis-Legierungen.

Herstellung von Pulver: Hauptsächlich gaszerstäubt mit etwas Plasmazerstäubung; kugelförmige Morphologie und kontrollierte Größenverteilung.

Pudergrößen: Von 15 Mikron bis 150 Mikron je nach Legierung; feinere Größen für bessere Auflösung.

Wichtige Eigenschaften: Hitzebeständigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Verschleißfestigkeit, Festigkeit bei hohen Temperaturen.

Nickellegierungspulver

Zusammensetzung und Mikrogefüge

Die Chemie der Nickellegierung, die vorhandenen Phasen, die beim Druck entstandenen Defekte und die mikrostrukturellen Merkmale bestimmen die Eigenschaften.

Gängige Nickellegierungen

LegierungNickelChromEisenNiobiumMolybdänAluminium + TitanKohlenstoff
Inconel 71850-55%17-21%Bal.4.75-5.5%2.8-3.3%0.65-1.15%0,04% max
Inconel 62558% min20-23%2% max3.15-4.15%8-10%0,4% max0,1% max
Hastelloy XBal.21-25%18% max8-10%0.3-1.0%0,15% max

Mikrostruktur: Mischung aus Gamma-Nickel-FCC-Matrix und Karbid-, Borid- oder intermetallischen Ausscheidungen. Die Abkühlgeschwindigkeit beeinflusst die Korngröße und die Ausscheidungen.

Porosität und Risse: Prozessbedingte Schmelzdefekte verschlechtern die Eigenschaften und die Ermüdungsfestigkeit. Heißisostatisches Pressen (HIP) trägt zur Verringerung der Porosität in Nickellegierungen bei.

Eigenschaften und Leistung

Die Eigenschaften von Teilen aus Nickellegierungen hängen von der Zusammensetzung, den Variablen des AM-Prozesses, der Bauausrichtung, der Wärmebehandlung, dem HIP und der Prüfrichtung ab.

Physikalische Eigenschaften

LegierungDichte (g/cc)Schmelzpunkt (°C)Wärmeleitfähigkeit (W/m-K)Koeffizient der thermischen Ausdehnung (10-6/K)
Inconel 7188.191260-133611.413.0
Inconel 6258.441260-13509.813.1
Haynes 2828.241310-137511.113.3

Mechanische Eigenschaften

LegierungStreckgrenze (MPa)Zugfestigkeit (MPa)Dehnung (%)Härte (HRC)
Unbedrucktes Inconel 718500-900900-120010-2530-45
HIP Inconel 718690-8301035-124012-2236-43
As-gedruckt Hastelloy X450-650760-90030-3525-35
Haynes 282485-550860-103025-4030-36

Eigenschaften bei hohen Temperaturen: Hervorragende Kriechbruch-, Zeitstand-, Oxidations- und Heißkorrosionsbeständigkeit bis 700°C für Nickelsuperlegierungen.

Anwendungen der additiven Fertigung von Nickellegierungen

Einzigartige Geometrien und Eigenschaften erweitern die Einsatzmöglichkeiten für 3D-gedruckte Komponenten aus Nickellegierungen.

Luft- und Raumfahrt: Turbinenschaufeln, Brennkammern, Schubkammern

Öl und Gas: Bohrlochkopfventile, Unterwasserverteiler, Separatoren

Nuklear: Reaktorbehälter und Einbauten, die hohen Temperaturen, Druck und Bestrahlung ausgesetzt sind

Automobilindustrie: Turbolader-Räder und -Gehäuse, Turbolader-Rotoren, Einspritzdüsen

Chemisch: Pumpen, Ventile, Wärmetauscherrohre, Reaktionsbehälter Korrosionsbeständigkeit

Werkzeuge: In Spritzgussformen für Kunststoffe integrierte konforme Kühlkanäle

Lebensmittel und Arzneimittel: Trichter, Förderer, die mit CIP/SIP und den Hygienestandards der Industrie kompatibel sind

Beliebt Nickellegierungspulver Klassen

LegierungDruckbarkeitKorrosionsbeständigkeitHitzebeständigkeitKosten
Inconel 718AusgezeichnetMäßigAusgezeichnetHoch
Inconel 625Sehr gutAusgezeichnetSehr gutSehr hoch
Hastelloy XMäßigAusgezeichnetAusgezeichnetHoch
Haynes 282GutMäßigAusgezeichnetMäßig
17-4PH EdelstahlAusgezeichnetMäßigMäßigNiedrig

Spezifikationen

Strenge Qualitätsstandards für Luft- und Raumfahrt, Nuklearindustrie und Lebensmittelkontakt werden eingehalten.

Pulverspezifikationen

ParameterAnforderungPrüfverfahren
Partikelgrößenverteilung15-100 μm für EBM; 5-45 μm für SLMLaserbeugung
Scheinbare Dichte≥ 3 g/ccHall-Durchflussmesser
Dichte des Gewindebohrers≥ 4 g/ccGewindebohrer-Dichtheitsprüfer
Durchflussmenge15-25 s/50gHall-Durchflussmesser
ZusammensetzungZertifizierter WEGGDMS, ICP-OES

Qualifikationsstandards für Teile

IndustrieStandard
Luft- und RaumfahrtAMS7000, ASTM F3056
KernkraftASME Abschnitt III Unterabschnitt NG
LebensmittelASME BPE-2022
MedizinischeISO 13485, ASTM F3122

Konstruktionsregeln in Nickellegierungen AM

Optimierung von Designs, um die Vorteile von AM mit Nickellegierungen voll auszuschöpfen.

  • Mit Gittern und dünnen Wänden das Gewicht reduzieren
  • Konforme Kühlkanäle in Werkzeugen
  • Zugang zur HIP-Kapsel ermöglichen
  • Minimieren Sie eingeschlossenes Pulver
  • Optimieren der Förderstrukturen
  • Aufnahme von Spannungen durch schnelle Erstarrung
  • Berücksichtigung von thermischer Verformung und Verzug

Anbieter

Führende Anbieter von Nickellegierungspulvern für die additive Fertigung.

AnbieterAngebotene MaterialienGrößenbereich (μm)
Zimmerer-ZusatzstoffIN625, IN718, Custom Age 625Plus®, 17-4PH, mehr10-105
SandvikOsprey® IN, NO, NB-Legierungen5-150
PraxairIN718, IN625, HX, Sonderlegierungen15-45
AP&CIN625, IN718, IN713, Sonderlegierungen15-53
LPW-TechnologieIN718, CM247LC, Haynes 282®15-45

Kosten: ~$100-$300 pro kg für Nickellegierungspulver je nach Bestellmenge, Zusammensetzung, Größenverteilung und anderen Anforderungen.

Nickellegierungspulver

FAQs

F: Warum sollte man sich bei Nickellegierungen für das Laser-Pulverbettschmelzen und nicht für das Abscheiden mit gerichteter Energie entscheiden?

A: L-PBF-Verfahren wie SLM und EBM bieten eine bessere Auflösung, eine höhere Dichte, eine feinere Oberflächenbeschaffenheit und eine präzisere Metallurgie als DED, das zwar höhere Fertigungsraten, aber eine schlechtere Qualität aufweist.

F: Welche Wärmebehandlung wird für additiv hergestellte Nickelsuperlegierungen verwendet?

A: Bei Inconel 718 umfasst eine Standard-Alterungsbehandlung das Erhitzen auf 720 °C, das Halten für 8 Stunden und das anschließende Abkühlen an der Luft, um die Legierung mit Gamma-Grundierungs- und Gamma-Doppel-Grundierungsphasen durch Ausscheidung zu härten.

F: Können alle Nickellegierungen problemlos in 3D gedruckt werden?

A: Legierungen wie Nickel-Titan-Formgedächtnislegierungen stellen aufgrund ihrer Anfälligkeit für Oxidation und komplexe Phasenumwandlungen im festen Zustand während des Drucks eine Herausforderung dar. Es sind spezielle Atmosphären oder eine Änderung der Parameter erforderlich.

F: Wie lässt sich die Rissbildung bei AM-Teilen aus Nickellegierungen minimieren?

A: Eine sorgfältige Kontrolle der Richtung des thermischen Gradienten und der Spitzentemperaturen verringert das Heißreißen. Die Verwendung vorgewärmter Plattformen verringert auch die thermischen Spannungen. Die Optimierung der Scan-Strategie hilft, wenn sich durch Spannungen zwischen den abgeschiedenen Schichten Mikrorisse bilden.

F: Welche Nachbearbeitungsmethode ergibt die beste Oberflächengüte bei AM-Bauteilen aus Nickellegierungen?

A: Automatisiertes Schleppfinish ergibt Ra-Werte unter 0,4 Mikrometer, während manuelles Polieren von Hand das Glätten komplizierter Merkmale oder interner Kanäle ermöglicht, je nach den Anforderungen an die Zugänglichkeit. Auch Eloxieren kann die Oberflächengüte verbessern. Passen Sie die Nachbearbeitungsmethode an die Anwendung an.

mehr über 3D-Druckverfahren erfahren

Diesen Beitrag teilen:

Schreibe einen Kommentar

Deine E-Mail-Adresse wird nicht veröffentlicht. Erforderliche Felder sind mit * markiert

Inhaltsübersicht

Am beliebtesten

Kontakt aufnehmen

Nehmen Sie Kontakt mit uns auf

Auf Taste

Verwandte Beiträge

Reines Mo-Pulver

Gerichtete Energieabscheidung (DED)

Die gerichtete Energieabscheidung (Directed Energy Deposition, DED) ist eine fortschrittliche Fertigungstechnik, die den Bereich der additiven Fertigung von Metallen revolutioniert hat. Sie beinhaltet die gezielte Anwendung von Energie zur Abscheidung von Materialien, in der Regel Metallen,

Mehr lesen "
Reines Mo-Pulver

Reines Mo-Pulver

Wenn es um Spezialwerkstoffe im Maschinenbau und in der Industrie geht, wird Pure Mo Powder (Molybdänpulver) oft in einem Atemzug mit Titan, Wolfram oder Chrom genannt. Es ist

Mehr lesen "
Reines Nb-Pulver

Reines Nb-Pulver

Reines Niob (Nb)-Pulver ist ein hochreines Metallpulver, das aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften in verschiedenen High-Tech-Industrien breite Anwendung findet. Als Material bietet es ein bemerkenswertes Gleichgewicht

Mehr lesen "
Reines Nb-Pulver

Reines Ta-Pulver

Wenn Sie zum ersten Mal von "Pure Ta Powder" hören, mag das ein wenig einschüchternd klingen, aber glauben Sie mir, dieses Tantalpulver ist in verschiedenen fortschrittlichen Branchen unverzichtbar. Von der Luft- und Raumfahrttechnik bis

Mehr lesen "
small_c_popup.png

Plaudern wir ein wenig

Nehmen Sie Kontakt mit uns auf