Nickel-Legierung X750 Pulver

Verarbeitung und Herstellung

Das Pulver der Nickellegierung X750 kann mit verschiedenen Methoden zu fertigen Bauteilen verarbeitet werden:

Casting

• Üblich ist der Feinguss. Keramische Formen ermöglichen das Gießen bei 2600-2800°F (1427-1538°C). Erzeugt hochfeste Gussteile.
• Auch Sandguss ist möglich, doch ist eine zusätzliche Zuführung von flüssigem Metall erforderlich, um die Festigkeit zu gewährleisten. Möglicherweise sind spezielle Sandbindemittel erforderlich.
• Der Maskenformguss liefert Produkte, die mit dem Feinguss vergleichbar sind. Es können dünne Rollen hergestellt werden.
• Das Stranggießen in Graphitformen wird häufig zur Herstellung von Knüppeln für die Weiterverarbeitung verwendet.

Tabelle 11: Guss-Spezifikationen

Typische Gussfehler wie Heißrisse, Mikroporosität und Entmischung können auftreten, lassen sich aber durch ordnungsgemäße Anschnitt-/Risierverfahren, Formgestaltung und Gieß-/Ausschüttverfahren minimieren.

Deformationsverarbeitung

Die Warmumformung erfolgt zwischen 2150-2300°F (1177-1260°C), gefolgt von einer Luftkühlung. Die Warmumformung erfolgt unter 1038°C (1900°F). Die Kaltumformung kann ein Zwischenglühen erfordern.

Zu den gängigen Methoden gehören:

• Schmieden: Geschlossenes Gesenkverfahren erzeugt beste Eigenschaften
• Walzen: Sowohl Flach- als auch Formwalzen durchgeführt. Minimale Dickenreduzierung 30%
• Strangpressen: Hervorragende Eigenschaften in Abschnitten mit einem Durchmesser von bis zu 8 Zoll
• Ziehen: Schwerer Draht/Stab kann gezogen werden. Eine zwischenzeitliche Erweichung kann erforderlich sein.

Tabelle 12: Wichtige Spezifikationen

Fügen von Prozessen

Alle Standardmethoden können X750-Teile effektiv verbinden. Für optimale Eigenschaften werden passende Legierungen bevorzugt.

Schweißen: Am weitesten verbreitet sind das Wolfram-Lichtbogenschweißen (GTAW) und das Metall-Lichtbogenschweißen (GMAW). Gelegentlich werden auch Widerstands- und Laserstrahlschweißen eingesetzt. Es werden Schweißdrähte mit passender Zusammensetzung verwendet. Die Verbindungen weisen eine ausgezeichnete Festigkeit auf. Eine ordnungsgemäße Wärmebehandlung vor und nach dem Schweißen ist wichtig, um Risse zu vermeiden.

Hartlöten: Das Vakuumlöten bietet die beste Kombination aus Festigkeit und Temperaturbeständigkeit. Es werden verschiedene Silberhartlote verwendet, die bei 1038-1093°C (1900-2000°F) gelötet werden. Entscheidend ist die Kontrolle von Abständen, Flussmitteln und Atmosphäre.

Tabelle 13: Empfehlungen zum Beitritt

Nachbehandlungen

Lösungsglühen und Aushärten werden eingesetzt, um optimale Eigenschaften zu erzielen:

Lösung Behandlung - Durchgeführt bei 2100-2300°F (1149-1260°C), gefolgt von Luft- oder Wasserabschreckung. Ermöglicht eine anschließende Aushärtung.

Altershärtung - Alterung bei 1325-1425°F (± 25°F) für 10-50 Stunden, gefolgt von Luftkühlung. Erzielt Ausscheidungshärtung für maximale Festigkeitswerte.

Die optionale Stabilisierungsbehandlung erfolgt bei 850-1200°F für 1-16 Stunden, um das Material gegen zukünftige Eigenschaftsänderungen zu stabilisieren.

Tabelle 14: Spezifikationen für die Nachbearbeitung

Produktion von Pulvern

Das Pulver der Nickellegierung X750 wird kommerziell durch Gas- und Wasserzerstäubung hergestellt. Die Partikelgrößenverteilung wird durch spezielle Düsen und kalibrierte Siebe genau kontrolliert. Zur Vermeidung von Verunreinigungen wird hochreines Inertgas verwendet.

Tabelle 15: Verfahren zur Herstellung von Pulvern

Sowohl gas- als auch wasserverdüste Pulver weisen eine kugelförmige Partikelmorphologie auf, die sich ideal für die additive Fertigung, den Metallspritzguss und andere pulvermetallurgische Anwendungen eignet.

Entwurfsdaten

Die wichtigsten Konstruktionsdaten für die Nickellegierung X750 sind im Folgenden als Referenz für die Konstruktion und den Entwurf von Bauteilen zusammengefasst:

Tabelle 16: Konstruktionsdaten für die Nickellegierung X750

Strukturelle Belastungsbedingungen

Für bautechnische Berechnungen bei extremen Temperaturen sind zu verwenden:

• Streckgrenze: 140-190 ksi
• Druckstreckgrenze: 170-220 ksi
• Modulares Verhältnis, E (Legierung X750)/E (Stahl): 1.0

Bei Raumtemperatur bis zu 500°F - Mäßige Korrosionsrate von weniger als 0,002 Zoll/Jahr erwartet.

Bis zu 1900°F - Ausgezeichnete Beständigkeit gegen Heißkorrosion und Oxidation. Verwenden Sie die parabolische Geschwindigkeitskonstante kp = 3,4 x 10-8 mg2/cm4/s.

Kriech- und Ermüdungsbeständigkeit

Die Legierung X750 weist eine ausgezeichnete Kriechbeständigkeit auf. Bruchfestigkeit höher als 80 ksi für 100.000 Stunden bei 1300°F (980°C).

Für zyklische Ermüdungsbedingungen verwenden:

• Dauerschwingfestigkeit (106 Zyklen) von 95-100 ksi
• Reduktionsfaktor von 1,0 für maschinell bearbeitete Oberflächen anstelle von fabrikneuen Oberflächen

Die Umgebung hat einen geringen Einfluss auf die Ermüdungsfestigkeit. Verwenden Sie einen Ermüdungsminderungsfaktor = 0,95 für Luft.

Bearbeitung der Nickellegierung X750

Die Nickellegierung X750 ist im geglühten Zustand hervorragend zerspanbar und kann mit den meisten handelsüblichen Methoden und Werkzeugen bearbeitet werden.

Spänebrecher werden für eine effektive Spankontrolle empfohlen. Starre Aufbauten sind erforderlich, um Vibrationen zu minimieren. Schneidwerkzeuge mit positivem Spanwinkel und scharfen Schneidkanten sorgen für die längste Standzeit.

Geringe Wärmeleitfähigkeit führt zu Wärmekonzentration, daher sollte reichlich Kühlmittel verwendet werden.

Tabelle 17: Bearbeitungsverfahren

Verarbeitung und Herstellung

Das Pulver der Nickellegierung X750 kann mit verschiedenen Methoden zu Teilen verarbeitet werden:

Additive Fertigung

Bei der additiven Fertigung (AM), auch bekannt als 3D-Druck, wird das Pulver aus einer Nickellegierung als Ausgangsmaterial verwendet, um die Bauteile Schicht für Schicht aufzubauen. Einige für X750 geeignete AM-Techniken sind:

Direktes Metall-Laser-Sintern (DMLS)

• Pulver wird durch einen Hochleistungslaser selektiv geschmolzen
• Erzeugt völlig dichte Teile mit feinem Gefüge
• Ausgezeichnete Maßhaltigkeit und Oberflächengüte
• Komplexe Geometrien möglich

Elektronenstrahlschmelzen (EBM)

• Pulver wird durch einen Elektronenstrahl im Vakuum geschmolzen
• Erzielt nahezu volle Dichte bei guter Festigkeit
• Geringere Oberflächengüte im Vergleich zu Laserverfahren
• Schnelle Bauraten durch höhere Strahlleistung

Binder Jetting

• Selektiv aufgebrachtes flüssiges Bindemittel zur Verbindung von Pulverteilchen
• Kostengünstiges Verfahren mit hoher Produktivität
• Erfordert Nachbearbeitungen wie Sintern und Infiltration
• Größere Teile mit guter geometrischer Freiheit möglich

Kältespray

• Pulverpartikel, die auf Überschallgeschwindigkeit beschleunigt werden und auf ein Substrat aufprallen
• Kinetische Energie bindet Teilchen an die Oberfläche
• Dicke Beschichtungen und Freiformflächen können aufgebaut werden
• Minimale Erwärmung erhält die Eigenschaften des Grundmaterials

Tabelle 11: Additive Fertigungsverfahren für die Nickellegierung X750

Parameter wie Laserleistung, Strahlgröße, Schraffurabstand und Scanstrategie können optimiert werden, um die Bauteildichte, Oberflächenqualität, Mikrostruktur und mechanische Leistung zu steuern.

Wärmebehandlungen wie heißisostatisches Pressen (HIP) und Alterung können nach der Verarbeitung durchgeführt werden, um die Verdichtung und die Materialeigenschaften weiter zu verbessern.

Casting

Die X750-Legierung kann auch induktiv geschmolzen und in Barren, Knüppel und Stangen gegossen werden, z. B. durch Verfahren wie:

• Vakuum-Induktionsschmelzen
• Elektroschlacke-Umschmelzen
• Feinguss

Gusserzeugnisse dienen als Ausgangsmaterial für nachfolgende Zersetzungsvorgänge wie Schmieden, Walzen und Strangpressen. Sie können aber auch direkt zu endkonturnahen Bauteilen verarbeitet werden.

Deformationsverarbeitung

Für das Ausgangsmaterial aus einer Nickellegierung können verschiedene Verformungstechniken angewendet werden:

Schmieden

• Pressen oder Hämmern von Gussblöcken zwischen Kokillen
• Verbessert die Festigkeit durch Kornfluss und Kaltverfestigung
• Netznahe Formen können erreicht werden

Rollender

• Komprimieren und Reduzieren der Dicke zwischen den Walzen
• Produziert Bleche, Streifen und Platten
• Kontrolliert die Kornstruktur und verbessert die Eigenschaften

Extrusion

• Forcieren durch eine Matrizenöffnung
• Formt lange Abschnitte mit festem Querschnitt
• Dichtes Produkt mit gleichmäßig feiner Körnung

Zeichnung

• Ziehen durch eine Matrize mittels Zugkraft
• Reduziert den Querschnitt von Stangen, Rohren oder Drähten
• Erhöhte Festigkeit und Härte

Die Legierung wird während der Bearbeitung regelmäßig geglüht, um die Duktilität wiederherzustellen und Risse zu vermeiden. Es folgt eine abschließende Wärmebehandlung und Alterung, um die gewünschten Eigenschaften zu erreichen.

FAQs

F: Was ist die Nickellegierung X750?

A: X750 ist eine ausscheidungshärtbare Nickel-Chrom-Legierung mit ausgezeichneter Festigkeit bis zu 700°C (1300°F), hervorragender Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit und guten Verarbeitungseigenschaften.

F: Was sind die typischen Anwendungen für X750?

A: Gasturbinenkomponenten, Turboladerteile, Kernbrennstoffelemente, chemische Verarbeitungsanlagen, Lebensmittelverarbeitungsbehälter - überall dort, wo hohe Temperaturen in rauen Umgebungen erforderlich sind.

F: Ist die Nickellegierung X750 schweißbar?

A: Ja, X750 hat eine gute Schweißbarkeit für eine hochfeste, ausscheidungsgehärtete Legierung. Mit Wolfram- und Metallgasschweißen lassen sich gute Schweißnähte erzeugen. Nach dem Schweißen wird häufig eine Spannungsarmglühung durchgeführt.

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