인코넬 738 분말은 주로 항공우주 산업에서 가스터빈 엔진 부품으로 사용되는 니켈 기반 초합금 분말입니다. 이 고성능 합금은 뛰어난 기계적 특성과 열 및 부식에 대한 저항성을 제공합니다.
개요 인코넬 738 분말
인코넬 738 분말은 침전 경화 니켈 크롬 합금으로 알루미늄, 코발트, 몰리브덴, 티타늄, 텅스텐, 니오븀, 탄탈륨을 부원료로 함유하고 있습니다.
인코넬 738 파우더의 주요 특성 및 특징은 다음과 같습니다:
| 속성 | 특성 |
|---|---|
| 구성 | 니켈, 크롬, 알루미늄, 코발트, 몰리브덴, 티타늄, 텅스텐, 니오븀, 탄탈륨 |
| 파티클 모양 | 구형 |
| 입자 크기 | 15 - 45 미크론 |
| 녹는점 | ~1400°C |
| 밀도 | 8.15g/cm3 |
| 주요 속성 | 고강도, 우수한 내식성, 우수한 크리프 저항성, 고온에서 강도 유지 |
| 제조 프로세스 | DMLS, LENS를 포함한 적층 제조 |
| 애플리케이션 | 터빈 블레이드, 터보차저 부품, 연소 캔 |
인코넬 738 파우더의 주요 장점은 다음과 같습니다:
- 높은 인장, 피로 및 크리프 파열 강도
- 최대 750°C의 작동 온도를 견딜 수 있는 내구성
- 우수한 내산화성 및 내식성
- 높은 열 안정성
하지만 다른 초합금에 비해 가공성이 낮고 재료비가 높다는 한계가 있습니다.
화학 성분
인코넬 738 분말의 공칭 화학 성분은 다음과 같습니다:
| 요소 | 무게 % |
|---|---|
| 니켈(Ni) | 잔액 |
| 크롬(Cr) | 15 – 17% |
| 알루미늄(Al) | 3 – 4% |
| 코발트 (Co) | 8 – 10% |
| 몰리브덴(Mo) | 1.5 – 2.5% |
| 티타늄(Ti) | 0.7 – 1.2% |
| 텅스텐(W) | 2 – 3% |
| 니오븀(Nb) | 0.1 – 0.6% |
| 탄탈륨(Ta) | 0.5 – 1.5% |
니켈, 크롬, 알루미늄의 조합은 내식성을 부여합니다. 몰리브덴과 텅스텐과 같은 원소는 고용체 강화를 통해 고온 강도를 향상시킵니다. 한편 코발트를 첨가하면 열간 가공성이 향상됩니다.
미량의 탄소, 망간, 실리콘, 인, 황, 붕소도 존재할 수 있습니다. 인코넬 738 분말은 적층 제조 또는 기타 분말 야금 응용 분야에서 일관된 특성을 보장하기 위해 ISO 표준 21332에 따라 조성이 제어됩니다.
기계적 특성
인코넬 738 분말은 열처리 조건에서 다음과 같은 기계적 특성을 얻을 수 있습니다:
| 속성 | 가치 |
|---|---|
| 인장 강도 | 1050 - 1300 MPa |
| 0.2% 항복 강도 | ≥ 900 MPa |
| 신장 | ≥ 16% |
| 면적 감소 | ≥ 25% |
| 경도 | ≥ 390 HV |
특성은 합금 사양 한도 내의 정확한 조성, 분말 품질, 적층 제조 시 사용되는 파라미터에 따라 달라집니다. 제조 후 에이징과 같은 열처리도 기계적 성능에 영향을 미칩니다.
인코넬 718에 비해 인코넬 738은 탄탈륨 및 니오븀과 같은 사소한 첨가물로 인해 인장 및 크리프 파열 강도가 거의 15-20% 더 높습니다. 그러나 738 소재 시스템의 경우 제작성이 낮습니다.
애플리케이션
몇 가지 일반적인 애플리케이션 인코넬 738 분말 포함:
| 산업 | 애플리케이션 |
|---|---|
| 항공우주 | 터빈 블레이드, 연소 캔/라이너, 터보차저 부품 |
| 자동차 | 터보차저 휠 및 하우징, 배기 밸브 |
| 석유 및 가스 | 다운홀 안전 밸브, 웰헤드 구성품 |
| 전력 생산 | 가스터빈 핫 섹션 부품 |
| 화학 처리 | 원자로 내부, 스크러버, 사이클론 구성품 |
인코넬 738 분말의 주요 용도는 적층 제조 또는 기타 분말 베드 공정을 통해 복잡하고 가벼운 형상을 구현하는 핫 섹션 항공 엔진 부품을 제조하는 것입니다.
고온 인장 강도, 크리프 변형 및 피로에 대한 저항성과 같은 특성으로 인해 700°C 이상의 고온에서 작동하는 터보 기계 애플리케이션에 최적의 소재입니다.
사양 및 등급
전 세계적으로 인코넬 738 파우더는 다음 사양을 충족하도록 제조됩니다:
| 사양 | 등급 지정 |
|---|---|
| AMS 5899 | 합금 738 |
| ISO 21332 | PK-MET740Y |
| UNS N07738 | – |
이에 상응하는 합금으로는 Alloy 738 LC(저탄소) 및 Cronal 738이 있습니다. 기능적으로 유사한 초합금으로는 HS 188과 Mar-M 738이 있습니다.
ISO 21332에 따른 분말 입자 크기 분포는 참조용으로 아래에 나와 있습니다:
| 입자 크기(μm) | 금액(%) |
|---|---|
| >150 | 0 |
| 106 - 150 | ≤ 6 |
| 45 - 106 | 잔액 |
| <45 | ≤ 10 |
입자 크기가 더 미세하게 분포되어 밀도와 기계적 특성이 개선된 제품도 제공됩니다. 구형도와 유동성이 높아 적층 가공에 최적화된 그레이드도 개발되었습니다.
공급업체 및 가격
인코넬 738 분말의 주요 글로벌 공급업체는 다음과 같습니다:
| 공급업체 | 제품 지정 | 가격 범위($/kg) |
|---|---|---|
| 샌드빅 오스프리 | Osprey® 738 | 450 - 750 |
| 목수 첨가제 | CARPENTER® 합금 738 | 500 - 850 |
| 프렉스에어 | TA1 738 | 425 - 700 |
| 회가나스 | 회가나스 738 | 400 - 650 |
| LPW 기술 | LPW 738 | 375 - 600 |
가격은 주문 수량, 입자 크기 범위, 위치 및 적층 제조 최적화를 위한 사용자 지정에 따라 달라집니다. 작은 실험실 샘플은 킬로그램당 비용이 더 많이 드는 경향이 있습니다.
인코넬 718 파우더와의 비용 비교
| 팩터 | 인코넬 738 | 인코넬 718 |
|---|---|---|
| 상대 가격 | 1.4X | 1X |
| 밀도 | 5% 더 높음 | – |
더 높은 합금 함량에도 불구하고, 인코넬 738 분말 는 향상된 기계적 성능으로 인해 고온 애플리케이션에서 비용 이점을 입증할 수 있습니다.
장점과 한계
| 장점 | 제한 사항 |
|---|---|
| 인코넬 718보다 인장 및 크리프 파열 강도가 ~15% 높습니다. | 기계 가공 및 용접이 더 어렵습니다. |
| 최대 750°C까지 강도 유지 | 재료비 증가 |
| 뛰어난 내산화성 및 내식성 | 인코넬 718보다 낮은 가공성 |
| 극저온 조건에서의 열 안정성 | 스트레인 에이징 균열 경향 |
| 인코넬 625 또는 와스팔로이®보다 높은 경도 | 열처리 변화에 민감 |
| 성능에 따른 비용 이점 | – |
주요 내용
- 인코넬 738은 718에 비해 강도와 온도 성능이 향상되었지만 제조 공정에 어려움이 있습니다.
- 이제 적층 가공용 맞춤형 파우더 사용 가능
- 극한 환경을 위한 가치 엔지니어링 대안으로 인정받음
자주 묻는 질문
Q: 인코넬 738 파우더는 일반적으로 어떤 용도로 사용되나요?
A: 인코넬 738 파우더는 터빈 블레이드, 터보차저 휠, 연소기 캔 등 700°C 이상의 고온을 견딜 수 있는 고온 섹션 항공우주 부품의 적층 제조에 주로 사용되고 있습니다.
Q: 인코넬 738은 열처리가 필요한가요?
A: 예, 인코넬 738 분말은 시효 열처리를 통해 침전 경화가 가능합니다. 용액 처리 후 이중 에이징을 통해 연성과 고온 강도를 최적으로 조합하여 얻을 수 있습니다.
Q: AM에 가장 적합한 입자 크기는 무엇인가요?
A: 20~45미크론의 입자 크기 범위는 최적의 파우더 베드 밀도와 기계적 성능을 제공합니다. 그러나 가공성을 개선하기 위해 구형도 및 유동 특성을 제어한 특수 등급을 사용할 수 있습니다.
Q: 인코넬 738은 용접이 가능한가요?
A: 인코넬 738은 합금 첨가량이 높기 때문에 718보다 낮은 용접성을 보입니다. 용접 시 변형 노화 또는 청산 균열의 가능성을 최소화하려면 모재와 필러 재료의 조성을 일치시키는 것이 절대적으로 필요합니다.
Q: 인코넬 738과 718의 차이점은 무엇인가요?
A: 인코넬 738은 탄탈륨 및 니오븀 등의 첨가제로 인해 718보다 인장 및 크리프 파열 강도가 15% 이상 높습니다. 그러나 738은 용접 또는 기계 가공 공정으로 제조하기가 더 어렵습니다.
Q: 인코넬 738은 AM 후 열간 등방성 프레스(HIP)가 필요합니까?
A: 내부 다공성을 제거하고 100% 밀도를 부여하며 최적의 기계적 특성을 달성하기 위해 인코넬 738 부품을 적층 제조한 후 HIP를 권장합니다. 일반적으로 1160~1200°C에서 100~150MPa 압력의 HIP가 사용됩니다.
