Nickel-Legierung 718 Pulver
Nickel-Legierungspulver 718, auch bekannt als Inconel 718-Pulver, ist ein hochfestes, korrosionsbeständiges Nickel-Chrom-Legierungspulver.
| Metallpulver | Größe | Menge | Preis/kg | Größe | Menge | Preis/kg |
| Inconel 718 | 0-20μm | 1KG | 60.9 | 53-105μm | 1KG | 59 |
| 10KG | 39.8 | 10KG | 38 | |||
| 100KG | 34.5 | 100KG | 33 |
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Inhaltsübersicht
Übersicht
Nickel-Legierungspulver 718, auch bekannt als Inconel 718-Pulver, ist ein hochfestes, korrosionsbeständiges Nickel-Chrom-Legierungspulver. Aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften und seiner Beständigkeit gegen Oxidation und Korrosion bei hohen Temperaturen wird es häufig in der Luft- und Raumfahrt, der Öl- und Gasindustrie, der Automobilindustrie und anderen Hochtemperaturanwendungen eingesetzt.
Zu den wichtigsten Merkmalen von Nickel-Legierungspulver 718 gehören:
- Hohe Festigkeit und Härte bis zu ~650°C
- Hervorragende Korrosionsbeständigkeit
- Ausgezeichnete Kriech- und Ermüdungsfestigkeit
- Gute Schweißbarkeit und Bearbeitbarkeit
- Hohe Schlagfestigkeit und Zähigkeit
- Kann für optimale Eigenschaften thermisch bearbeitet werden
Pulver aus der Nickellegierung 718 wird am häufigsten in additiven Fertigungsverfahren wie dem selektiven Laserschmelzen (SLM), dem Elektronenstrahlschmelzen (EBM) und dem Binderstrahlverfahren zur Herstellung komplexer Geometrien verwendet. Weitere Anwendungen sind das Metallspritzgießen (MIM) und das thermische oder kalte Spritzen.
Zusammensetzung
Die typische chemische Zusammensetzung von Nickel-Legierungspulver 718 ist:
| Element | Gewicht % |
|---|---|
| Nickel (Ni) | 50 – 55 |
| Chrom (Cr) | 17 – 21 |
| Eisen (Fe) | Bilanz |
| Niobium (Nb) | 4.75 – 5.5 |
| Molybdän (Mo) | 2.8 – 3.3 |
| Titan (Ti) | 0.65 – 1.15 |
| Aluminium (Al) | 0.2 – 0.8 |
| Kobalt (Co) | ≤ 1 |
| Kupfer (Cu) | ≤ 0.3 |
| Mangan (Mn) | ≤ 0.35 |
| Silizium (Si) | ≤ 0.35 |
| Phosphor (P) | ≤ 0.015 |
| Schwefel (S) | ≤ 0.015 |
| Bor (B) | ≤ 0.006 |
| Kohlenstoff (C) | ≤ 0.08 |
Die wichtigsten Legierungselemente wie Ni, Cr, Nb und Mo tragen durch Ausscheidungshärtung und Mischkristallverfestigung zu einer hohen Festigkeit bei. Eisen ist zusammen mit Nickel das wichtigste Grundmetall. Kleinere Zusätze von Al und Ti helfen bei der Steuerung der Kornstruktur. Die Spurenelemente sind begrenzt, um nachteilige Auswirkungen zu vermeiden.
Eigenschaften
Das Pulver der Nickellegierung 718 bietet eine einzigartige Kombination hervorragender Eigenschaften, die es für Hochleistungsbauteile in allen Branchen geeignet macht:
| Eigentum | Beschreibung |
|---|---|
| Stärke | Zugfestigkeit von 1.300 MPa im geglühten Zustand. Kann über 1.500 MPa nach Aushärtung Wärmebehandlung erreichen |
| Härte | Härte über 470 HB |
| Dichte | 8,19 g/cm3 |
| Schmelzpunkt | 1,260-1,336°C |
| Wärmeleitfähigkeit | ~11 W/m-K |
| Elektrischer spezifischer Widerstand | ~125 μΩ-cm |
| Thermische Ausdehnung | ~13 μm/m-°C |
| Elastischer Modul | ~205 GPa |
| Dehnung | Über 12% |
| Schlagfestigkeit | Bis zu 100 J bei Raumtemperatur |
| Ermüdungsfestigkeit | Sehr hohe Ermüdungs- und Kriechfestigkeit |
| Oxidationsbeständigkeit | Oxidationsbeständig bis zu 700°C |
| Korrosionsbeständigkeit | Ausgezeichnete Beständigkeit gegen SCC und andere Formen der wässrigen Korrosion |
| Schweißeignung | Gute Schweißbarkeit |
| Bearbeitbarkeit | Verbesserte Bearbeitbarkeit im Vergleich zu normaler 718er Nickellegierung |
Die hohe Festigkeit bleibt bis zu einer Temperatur von über 650°C erhalten, bei gleichzeitig guter Duktilität und Zähigkeit. Im Vergleich zu nichtrostenden Stählen weist er eine weitaus bessere Beständigkeit gegen Kriechen, Ermüdung und Risswachstum auf. Die hervorragende Korrosionsbeständigkeit ermöglicht den Einsatz in rauen Umgebungen. Aufgrund dieser ausgewogenen Eigenschaften eignet sich die Nickellegierung 718 für kritische Bauteile.
Merkmale
Zu den einzigartigen Eigenschaften von Nickel-Legierungspulver 718 gehören:
- Alterung oder Ausscheidungshärtung - Entwickelt bei Wärmebehandlung durch Ausscheidung von intermetallischen Ni3(Al,Ti)-Gamma-Grundphasen und tetragonalen Ni3Nb-Gamma-Doppelgrundphasen mit Körperschwerpunkt im Laufe der Zeit Festigkeit
- Stärkung der festen Lösung - Legierungselemente wie Mo und Cr lösen sich in der Nickel-Eisen-Matrix auf und erhöhen die Grundfestigkeit.
- Wärmebehandelbar - Kann lösungsgeglüht und ausscheidungsgehärtet werden, um die Eigenschaften je nach Anwendungsbedarf anzupassen
- Erzeugt stabile, hartnäckige Oxidschichten, die Korrosionsbeständigkeit bieten
- Kryogenische Zähigkeit - Behält seine Duktilität und Zähigkeit bei extremen Minusgraden bei
- Einfaches Erreichen einer feinkörnigen Mikrostruktur durch AM-Prozesse im Pulverbettschmelzverfahren
- HIP-Fähigkeit - Heißisostatisches Pressen kann innere Porosität in AM-Teilen beseitigen
- Gute additive Fertigungsfähigkeit bei moderaten Laserleistungen
Spezifikationen
Nickellegierungspulver 718 ist in verschiedenen Größenverteilungen erhältlich, die in unterschiedliche Kategorien eingeteilt sind:
Größenbereich
| Kategorie | Größenbereich (μm) |
|---|---|
| Feine Qualität | 15-45 |
| Extrafeiner Grad | 10-22 |
| Submikron-Klasse | 0.5-15 |
Größenverteilung
Typische Größenverteilungen für AM-Prozesse:
| Größenverteilung | D10 (μm) | D50 (μm) | D90 (μm) |
|---|---|---|---|
| 15-45 μm | 20 | 35 | 40 |
| 10-22 μm | 12 | 18 | 22 |
Chemische Reinheit
| Klasse | Reinheit |
|---|---|
| Standard | ≥ 99.9% |
| Hohe Reinheit | ≥ 99.95% |
| Höchste Reinheit | ≥ 99.99% |
Normen
Die Zusammensetzung von Nickellegierung 718-Pulver ist standardisiert nach:
- ASTM B637
- AMS 5596G
- AMS 5662M
Es sind jedoch auch maßgeschneiderte Zusammensetzungen für AM erhältlich.
Anwendungen
Pulver aus der Nickellegierung 718 wird branchenübergreifend zur Herstellung kritischer Komponenten mittels AM oder anderen pulvermetallurgischen Verfahren verwendet:
Industrie
| Anmeldung | |
|---|---|
| Luft- und Raumfahrt | Turbinenschaufeln, -scheiben, -wellen, -getriebe, -gehäuse, Strukturkonsolen |
| Öl und Gas | Bohrlochkopfkomponenten, Bohrlochwerkzeuge, Ventile, Pumpen |
| Automobilindustrie | Turboladerteile, Motorkomponenten |
| Medizinische | Orthopädische Implantate, Prothetik |
| Verteidigung | Raketenteile, Rotorsystemteile |
| Stromerzeugung | Teile des Heißteils von Dampf- und Gasturbinen |
| Chemische Verarbeitung | Wärmetauscher, Reaktionsbehälter |
Komponenten
| Komponente |
|---|
| Räder für Turbolader |
| Brennerauskleidungen |
| Dichtungsringe |
| Rohre für Wärmetauscher |
| Ventilkörper |
| Thermische Spritzschichten |
Die ausgezeichnete Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen machen dieses Material zu einem bevorzugten Werkstoff für die Herstellung von Warmschnitt-Strukturkomponenten. Die Kriechfestigkeit ermöglicht eine dauerhafte Tragfähigkeit. Die Nickellegierung 718 wird aufgrund ihrer Tieftemperaturduktilität auch für kryogene Anwendungen eingesetzt.
Anbieter
Nickel-Legierungspulver 718, das für AM- und thermische Spritzverfahren geeignet ist, wird von führenden Herstellern geliefert:
Anbieter
| Unternehmen | Markennamen | Produktionsmethoden |
|---|---|---|
| Sandvik | Fischadler® 718 | Gaszerstäubung |
| Praxair | TRU 718 | Gaszerstäubung |
| Zimmerer-Zusatzstoff | CR 718 | Gaszerstäubung |
| Erasteel | EZ 718 | Gaszerstäubung |
| AP&C | PulNi 718 | Gaszerstäubung |
| SLM-Lösungen | IN718 | Gaszerstäubung |
| LPW-Technologie | LP18Ni700 | Gaszerstäubung |
Met3dp in718 Pulverpreisliste
| Metallpulver | Größe | Menge | Preis/kg | Größe | Menge | Preis/kg |
| Inconel 718 | 0-20μm | 1KG | 60.9 | 53-105μm | 1KG | 59 |
| 10KG | 39.8 | 10KG | 38 | |||
| 100KG | 34.5 | 100KG | 33 |
Die Preise variieren von Anbieter zu Anbieter, je nach Auftragsvolumen, Pulvermenge, zusätzlicher Pulvercharakterisierung und Reinheitsgrad.
Wie wählt man das richtige Pulver für die Nickellegierung 718 aus?
Die Auswahl des richtigen Nickellegierungspulvers 718 ist entscheidend für hochwertige AM-Komponenten. Hier sind einige wichtige Überlegungen:
Größenbereich
- Generell gilt: je feiner, desto besser für Auflösung und Oberflächengüte
- Eine zu hohe Feinheit führt jedoch zu einem schlechten Pulverfluss und Streuverlusten.
- 15-45 μm ist die optimale Balance für die meisten AM-Prozesse
Größenverteilung
- Engere Verteilungen wie Dv90 < 10 μm verbessern die Dichte
- Aber Reichweite erlaubt gute Packungsdichte
Sphärizität und Morphologie
- Sehr kugelförmiges und glattes Pulver, das gut fließt, dicht verpackt ist und sich gleichmäßig verteilt
- Unregelmäßige Partikel können die Materialeigenschaften negativ beeinflussen
Chemische Zusammensetzung
- Einhaltung der ASTM-Standardzusammensetzung für bewährte Legierungsleistung
- Gewährleistung eines niedrigen Sauerstoff- und Stickstoffgehalts zur Vermeidung von Porosität und Schwäche
- Hohe Pulverreinheit reduziert schädliche Partikel der zweiten Phase
- Maßgeschneiderte Zusammensetzungen für verbesserte AM-Verarbeitbarkeit verfügbar
Mikrostruktur
- Gaszerstäubung führt zu feinem Korngefüge, das für die mechanischen Eigenschaften entscheidend ist
- Fehlende Texturierung führt zu isotroper Festigkeit
- Verunreinigungen und Satelliten können Defekte verursachen
Pulvereigenschaften
- Gute Fließfähigkeit und Streichfähigkeit erleichtern die AM-Verarbeitung
- Die scheinbare Dichte wirkt sich direkt auf die endgültige Dichte des Teils aus.
- Analysieren Sie alle Merkmale nach ASTM- und MPIF-Normen
Verarbeitung von Pulver aus Nickellegierung 718
Pulver aus der Nickellegierung 718 kann mit verschiedenen AM-Techniken sowie mit sekundären Verfahren verarbeitet werden:
Additive Fertigung
Beliebte AM-Prozesse
| Prozess | Beschreibung |
|---|---|
| Binder Jetting | Flüssiges Bindemittel verbindet selektiv Pulverpartikel |
| Gezielte Energieabscheidung | Gezielte thermische Energie schmilzt Pulver für die schichtweise Abscheidung |
| Elektronenstrahlschmelzen | Hochleistungselektronenstrahl verschmilzt selektiv das Pulverbett |
| Laser-Pulverbett-Fusion | Laserabtastung schmilzt und verfestigt Pulverschichten |
| Metall-Spritzgießen | Bindet Pulver mit Polymer, entbindet und sintert dann |
Alle Verfahren erzeugen nahezu endkonturierte Teile, die eine gewisse Nachbearbeitung erfordern. Das Bindemittelstrahlen erfordert eine Infiltration zur Verfestigung von Grünlingen, während das Pulverbettschmelzen Bauteile mit hoher Dichte erzeugt. Alle Optionen ermöglichen geometrische Freiheit und individuelle Anpassung.
Parameter für bewährte Verfahren
Für das Laser-Pulverbettschweißen mit Nickellegierung 718:
- Laserleistung: 195-250 W
- Scan-Geschwindigkeit: 700-850 mm/s
- Abstand der Schraffuren: 0,09-0,12 mm
- Schichtdicke: 20-50 μm
Verwenden Sie das heißisostatische Pressen, um Restporosität zu beseitigen und die Materialeigenschaften zu verbessern.
Wärmebehandlung
Typisches Wärmebehandlungsverfahren:
- Heißisostatisches Pressen
- 1.160°C, 100 bis 150 MPa, 4 Stunden
- Lösungsglühen
- 980°C, 1 Stunde halten, Argonabschreckung
- Aushärtung
- 720°C, 8 Stunden, Abkühlung des Ofens auf 620°C
- 620°C, 8 Stunden, luftgekühlt
Auf diese Weise wird ein gleichmäßiges Gamma-Doppelgrundgefüge erzeugt und eine optimale Festigkeit durch Ausscheidungshärtung erreicht. Die Lösungsglühung löst die Nb/Ti-reichen Intermetalle auf, während die Auslagerung sie homogen ausscheidet.
Oberfläche
Die Oberflächenrauhigkeit liegt im Durchschnitt bei 15-20 μm Ra, abhängig von den Prozessparametern. Verschiedene Nachbearbeitungsschritte ergeben glatte Oberflächen:
- CNC-Bearbeitung
- Taumeln/Gleitschleifen
- Chemisches Ätzen
- Elektropolieren
- Shotpeening
Die meisten AM-Bauteile aus Nickellegierung 718 werden auf Maßgenauigkeit und die gewünschte Oberflächengüte bearbeitet.
Anwendungen von additiv hergestellten Teilen aus Nickellegierung 718
AM ermöglicht die Konsolidierung mehrerer Komponenten und optimierte Geometrien unter Verwendung der Nickellegierung 718:
| Industrie | Komponenten | Vorteile |
|---|---|---|
| Luft- und Raumfahrt | Turbinenschaufeln, Raketendüsen | Komplexe Kühlkanäle, Tragflächenformen |
| Öl und Gas | Dichtungsringe, Pumpengehäuse, Ventile | Konforme Kühlung, Reduzierung der Teileanzahl |
| Automobilindustrie | Räder für Turbolader | Reduzierte Masse durch Gitterstrukturen |
| Stromerzeugung | Komponenten des Heißgaswegs | Kurze Vorlaufzeiten für überholte Teile |
| Chemische Verarbeitung | Rohrleitungsarmaturen, Reaktionsgefäße | Hervorragende Korrosionsbeständigkeit |
Leichtere Gitterstrukturen verringern die Masse der Bauteile. Konforme Kühlkanäle in den Werkzeugen des Heißteils erhöhen die Effizienz. Topologieoptimierte Formen verringern die fluiddynamischen Verluste. All dies senkt die Lebenszykluskosten in Bezug auf Rohmaterial, Energieverbrauch und Wartung.
Gleichzeitig ermöglichen das Binder-Jetting und die gerichtete Energieabscheidung die schnelle Herstellung von Werkzeugen, Prototypen und Kleinserien direkt aus der Nickellegierung 718.
Vor- und Nachteile von Pulver aus Nickellegierung 718
Profis
- Extrem hohe Festigkeit und Härte, die bis zu ~650°C erhalten bleiben
- Ausgezeichnete Beständigkeit gegen Kriechen, Ermüdung, Bruch und Korrosion
- Behält Festigkeit und Duktilität bei kryogenen Temperaturen
- Nahezu isotrope mechanische Eigenschaften
- Bewährte Legierung mit leicht verfügbarem Pulver als Ausgangsmaterial
- Kostenvorteil gegenüber schwer zu bearbeitenden Ni-Superlegierungen
- Individuelle Anpassung und Designflexibilität durch AM
- Konsolidierung von Komponenten und Leichtbaustrukturen
Nachteile
- Geringeres Potenzial für heißisostatisches Pressen im Vergleich zur Gusslegierung 718
- Immer noch anfällig für Erstarrungsrisse in AM
- Erfordert Wärmebehandlung für optimale Eigenschaften
- Geringere Festigkeit als einige Ni-Superlegierungen
- Empfindlich gegenüber den für Metall-AM-Prozesse typischen Baufehlern
- Pulver ist im Vergleich zu rostfreiem Stahl relativ teuer
Die richtige Optimierung der Parameter und eine strenge Qualitätskontrolle während der Herstellung von AM-Komponenten sind unerlässlich, um die Möglichkeiten dieses Hochleistungsmaterials voll auszuschöpfen.
Zukunftsperspektiven für Nickel-Legierung 718-Pulver
Die Nickellegierung 718 wird auch in Zukunft vermehrt für AM in der Luft- und Raumfahrt, bei Gasturbinen, Werkzeugen und anderen anspruchsvollen Anwendungen eingesetzt werden:
- Neue Flugzeugtriebwerke haben einen AM-Anteil von über 40%, was zu erheblichen Kosteneinsparungen durch Gewichtsreduzierung, verbesserte Effizienz und Teilekonsolidierung führen soll
- Sinkende Preise für AM-Maschinen und breitere Materialqualifikation werden die Akzeptanz fördern
- Hochfeste, kundenspezifische Legierungsvarianten werden entwickelt, um die Grenzen weiter zu verschieben
- Neuartige Wärmebehandlungen werden für eine maximale Ausscheidungshärtung zusammen mit HIP bewertet.
- Hybride Fertigung, die AM, maschinelle Bearbeitung und Oberflächenbehandlung kombiniert, wird hohe Stückzahlen ermöglichen
- Die zunehmende Standardisierung von AM-Prozessparametern, Pulverspezifikationen und Protokollen zur Teilequalifizierung wird das Wachstum erleichtern.
Mit der Weiterentwicklung von pulvermetallurgischen Verfahren wie AM wird die Nickellegierung 718 auch in Zukunft den Bedarf an speziellen Bauteilen decken, bei denen die Leistung die Verarbeitungskosten übersteigt.
FAQs
Q. Warum wird die Nickellegierung 718 bei Hochtemperaturanwendungen gegenüber nichtrostenden Stählen bevorzugt?
A. Die Nickellegierung 718 weist im Vergleich zu nichtrostenden Stählen eine weitaus höhere Festigkeit, Härte und Korrosionsbeständigkeit bei Temperaturen über 650 °C auf. Sie bietet auch eine deutlich bessere Zeitstandfestigkeit und ermöglicht statische Hochtemperaturbelastbarkeit.
Q. Welcher Partikelgrößenbereich ist optimal für AM mit Nickel-Legierung 718-Pulver?
A. Ein Partikelgrößenbereich von 15-45 Mikrometern bietet ein ausgewogenes Verhältnis zwischen Auflösung, Oberflächengüte, Fließfähigkeit des Pulvers und Packungsdichte. Feinere Pulver unter 10 Mikron können schwieriger zu verarbeiten sein.
Q. Muss das Pulver der Nickellegierung 718 nach der additiven Fertigung heißisostatisch gepresst werden?
A. Das heißisostatische Pressen (HIP) beseitigt innere Hohlräume und Porosität in AM-Bauteilen aus Nickellegierung 718. Dadurch können eine Dichte nahe 100% und isotrope Materialeigenschaften erreicht werden. HIP wird vor der Wärmebehandlung empfohlen, ist aber nicht zwingend erforderlich.
Q. Warum wird die Nickellegierung 718 für kryogene Anwendungen gegenüber anderen Legierungen bevorzugt?
A. Im Gegensatz zu anderen hochfesten Legierungen behält die Nickellegierung 718 auch bei kryogenen Temperaturen unter Null eine beträchtliche Duktilität und Zähigkeit bei und behält gleichzeitig ihre Festigkeit. Dadurch eignet es sich für die Lagerung und den Transport von Flüssiggas.
Q. Hat das Pulver der Nickellegierung 718 eine bessere Korrosionsbeständigkeit als die geschmiedete Legierung 718?
A. Sowohl Pulver- als auch Knetlegierung 718 bieten eine ähnliche hervorragende Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Medien. Pulverbasiertes AM ermöglicht die Herstellung von Komponenten mit komplexen, optimierten Geometrien, die die Korrosionsbeständigkeit weiter verbessern.
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