AerMet100 ステンレスパウダー
AerMet100ステンレス鋼粉末は、積層造形用途のために設計された先進的な高強度・耐腐食性合金粉末です。そのユニークな組成と特性により、AerMet100は、レーザー粉末床溶融や バインダージェット.
この記事では、AerMet100ステンレス鋼粉末の組成、特性、用途、仕様、価格、取り扱い、検査方法、その他の技術的詳細について包括的な概要を説明します。
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目次
AerMet100ステンレス鋼粉末は、高い強度と耐疲労性を必要とする積層造形用途向けに設計された高性能合金粉末です。この材料の主な特徴は以下の通りです：
- 高い強度と硬度 - AerMet100は、200ksi以上の引張強度と30～36HRCの硬度を持つ優れた強度を持つ。
- 優れた延性 - 強度が高いにもかかわらず、AerMet100は十分な延性と耐衝撃性を保持している。伸びの値は10%以上である。
- 優れた耐疲労性 - AerMet100の疲労限度は、引張強度で約50%と非常に高い。これにより、繰り返し応力にさらされる部品の耐久性が向上します。
- 耐クリープ性 - AerMet100は、700℃までの高温下でも荷重による変形に耐えるため、高温での使用に適している。
- 耐食性 - ステンレススチール製なので、過酷な環境でも耐食性と耐酸化性を発揮します。
- 溶接性 - 炭素含有量が低いため、標準的な溶融溶接法で良好な溶接性が得られる。
- 費用対効果 - AerMet100は、同様の特性を持つ他のエキゾチック合金よりも手頃な価格です。
この卓越した特性のバランスにより、AerMet100は航空宇宙、石油・ガス、自動車、および工業分野の要求の厳しい用途に適しています。AerMet100粉末から作られた部品は、高い強度対重量比、耐久性、使用荷重下での信頼性を示します。
AerMet100ステンレス鋼粉末の組成
AerMet100はマルテンサイト系ステンレス鋼で、強度と硬度のためにコバルト、ニッケル、モリブデンが添加されている。公称組成を以下に示す：
| エレメント | 重量 % |
|---|---|
| 鉄（Fe） | バランス |
| クロム（Cr） | 15.0 – 17.0 |
| ニッケル（Ni） | 7.0 – 10.0 |
| コバルト | 8.0 – 10.0 |
| モリブデン (Mo) | 4.0 – 5.0 |
| マンガン (Mn) | < 1.0 |
| ケイ素 (Si) | < 1.0 |
| カーボン（C） | < 0.03 |
主な合金元素とその効果は以下の通り：
- クロム - 耐腐食性、耐酸化性
- ニッケル - 靭性と延性を高める
- コバルト - 固溶体強化剤、強度を高める
- モリブデン - 固溶体強化剤、強度と耐クリープ性を高める
- マンガン＆シリコン - 粉体の製造性を向上させる脱酸素剤
- カーボン - 溶接性を向上させるため、低めに設定
これらの元素の組み合わせにより、AerMet100ステンレス鋼は独自の特性を備えている。
AerMet100 ステンレスパウダーの特性
AerMet100は、As-built AMおよび熱処理状態で、以下の物理的および機械的特性を示す：
| プロパティ | アズ・ビルト | 熱処理 |
|---|---|---|
| 密度 | 7.9 g/cc | 7.9 g/cc |
| 多孔性 | < 1% | < 1% |
| 表面粗さ（Ra） | 15-25 μm | 15-25 μm |
| 硬度 | 30-35 HRC | 34-38 HRC |
| 引張強度 | 170-190 ksi | 190-220 ksi |
| 降伏強さ（0.2%オフセット） | 160～180キロ・シー | 180～210キロ・シー |
| 伸び | 8-13% | 10-15% |
| 面積の縮小 | 15-25% | 15-25% |
| 弾性係数 | 27-30 Msi | 29-32 Msi |
| CTE (70-400°C) | 11-12 μm/m°C | 11-12 μm/m°C |
| 導電率 | 25-30% iacs | 25-30% iacs |
この特性により、AerMet100は、高強度構造部品、航空宇宙用ファスナー、ダウンホールツール、バルブ、ポンプなど、耐疲労性が最優先される重要部品に適している。
AerMet100 ステンレスパウダーの用途
AerMet100のユニークな特性は、以下の用途に最適である：
航空宇宙
- 構造用ブラケット、ブレース、胴体部品
- 着陸装置部品、翼部品、エンペラージ
- エンジンマウント、排気部品
- タービンブレード、インペラ、コンプレッサー部品
- 高強度ファスナー、ボルト、ナット、リベット
石油・ガス
- ダウンホールドリル工具およびコンポーネント
- 坑口部品、バルブ、ポンプ
- 圧力容器、管継手
- サブシー/オフショア構造部品
自動車
- 発電部品
- ギア、シャフトなどの駆動システム部品
- 構造ブレース、シャシー部品
- 高性能レーシング・コンポーネント
インダストリアル
- 摩耗や衝撃を受けるロボット部品
- 金型、金型、工具
- バルブやポンプなどの流体処理部品
- その他の高サイクル負荷部品
AerMet100の優れた疲労強度は、従来チタンやニッケル合金で作られていた部品の理想的な代替品となる。硬度が高いため、耐摩耗性にも優れています。
AerMet100 ステンレスパウダー仕様
AerMet100パウダー製品は以下の仕様を満たしています：
| 仕様 | グレード/合金 |
|---|---|
| AMS 7245 | エアメット100 |
| ASTM F3056 | アロイスペック 23A |
| DIN 17224 | X3NiCoMoAl 15-7-3 |
AM加工における典型的なサイズ分布は以下の通りである：
| 粒子径 | 流通 |
|---|---|
| 15-53 μm | 98% |
| <106 μm | 99% |
化学組成は、AerMet100合金のAMS 7245仕様に概説されているCr、Ni、Co、Mo、Cなどの元素の許容範囲に適合していなければならない。
機械的性質は、AMS 7245に記載されている硬度、引張強さ、降伏強さ、伸び、面積減少率の最低値を満たすか、それ以上でなければならない。
染料浸透探傷剤や磁粉探傷剤のような非破壊検査では、致命的な欠陥や欠損が認められないこと。粉末は流動性がよく、塊状でないこと。
AerMet100 ステンレスパウダー 供給者と価格
AerMet100パウダーは、以下の主要サプライヤーから入手できる：
| サプライヤー | 製品指定 | kgあたりの価格帯 |
|---|---|---|
| カーペンター添加剤 | カーテックAerMet100 | $85-110 |
| ヘガネス | デジタルメタルDM100 | $90-120 |
| プラクセア | TRU100 | $80-100 |
| サンドビック・オスプレイ | オスプレイ・メット100 | $75-95 |
価格は、注文量、ロットサイズ、地域代理店、その他の割引によって異なる。研究用の少量生産は、大量生産よりも高くなる場合があります。
保管と取り扱い
AM用AerMet100パウダーの品質を維持するために、以下の保管および取り扱いガイドラインが適用される：
- 密封した容器は、湿気や汚染源を避け、涼しく乾燥した場所に保管する。
- 粉体を高湿度（>60% RH）に長時間さらさないこと。
- 結露を防ぐため、容器の封を開ける前に粉末を室温に平衡化させる。
- 可能であれば、酸素含有量の少ない不活性な環境で粉末を注入・移送する。
- 汚染を防ぐため、互換性のある材料で作られた粉体処理装置と付属品を使用すること
- 特性の劣化を防ぐため、パウダーの再使用は最大2～3回に制限する。
- 使用済み粉末の試験を実施し、再利用のためのすべての仕様を満たしていることを確認する。
粉体の酸化、汚染、流動性の変化を防ぐには、適切な保管と慎重な取り扱いが鍵となる。
安全情報
- パウダーを取り扱う際はPPE（手袋、マスク、ゴーグル）を着用すること。
- アレルギー反応を防ぐため、皮膚との接触を避ける。
- 微粉末の長時間吸入を防ぐ
- 加工時には十分な換気と集塵を行うこと。
- 粉体の分配や取り扱いには、火花の出ない道具を使用すること
- 粉体の取り扱いには不活性ガスブランケットを推奨
- 適用されるすべての安全データシート（SDS）のガイドラインに従うこと。
- 地域の規制に従って廃棄し、確実に封じ込める。
AerMet100合金粉末は一般的に危険物ではありませんが、保管、取り扱い、加工時の基本的な安全対策に従うことをお勧めします。
検査とテスト
AerMet100パウダーが仕様に適合していることを確認するために、以下の検査および試験手順を使用することができる：
| 試験方法 | プロパティの検証 |
|---|---|
| 目視検査 | 粉体の流動性、コンタミネーション |
| 走査型電子顕微鏡 | 粒度分布と形態 |
| エネルギー分散型X線分光法 | 合金化学、汚染 |
| X線回折 | 存在する相、汚染 |
| ホール流量計 | 粉体流量 |
| 見かけ密度 | 粉体充填密度 |
| タップ密度テスト | 粉体の流動性 |
| ふるい分析 | ASTM B214による粒度分布 |
| 化学分析 | AMS 7245による組成、酸化物 |
| 密度測定 | 粉末密度 vs AMS 7245 |
AMS 7245に準拠した印刷試験片の機械試験により、最終部品の特性が要求事項を満たしていることを検証します。試験方法には、硬度、引張、シャルピー衝撃、高サイクル疲労、低サイクル疲労、クリープ破断、破壊靭性、腐食などが含まれます。
AerMet100ステンレスパウダーと類似素材との比較
AerMet100と他の高強度マルテンサイト系ステンレス鋼との比較は以下の通りである：
| 合金 | 強さ | 延性 | 溶接性 | コスト |
|---|---|---|---|---|
| エアメット100 | 非常に高い | 中程度 | フェア | 中程度 |
| 17-4PH | 高い | 低い | 貧しい | 低い |
| カスタム465 | 非常に高い | 低い | 貧しい | 高い |
| 316L | 中程度 | 高い | 素晴らしい | 低い |
| インコネル718 | 高い | 高い | 中程度 | 非常に高い |
AerMet100の利点：
- 17-4PHや316Lより高い強度
- カスタム465よりも延性が高く、耐衝撃性に優れる。
- 析出硬化合金よりも溶接性が高い。
- インコネル718より低コスト
AerMet100の限界：
- オーステナイト316Lよりも延性/破壊靭性が低い。
- 316Lに比べて溶接性が劣る。
- 17-4PHや316Lより高コスト
- ピーク時エージング状態では、カスタム465より強度が低い。
全体として、AerMet100は、AMプロセスで製造される高性能部品の強度、延性、溶接性、およびコストの最適な組み合わせを提供する。
よくあるご質問
Q: AerMet100合金の主な利点は何ですか？
A: AerMet100の主な利点は、高い強度と硬度に加え、優れた延性、優れた耐疲労性、耐クリープ性、耐食性、適度なコストです。このため、重要なAM用途に適しています。
Q: AerMet100にはどのような熱処理が施されていますか？
A: 典型的な熱処理は、1040～1080℃で1～2時間の溶体化処理後、室温まで空冷または炉冷し、その後480℃で4時間の時効硬化を施し、最適な強度と硬度を得る。
Q: AerMet100の部品の接合にはどのような溶接方法がありますか？
A: AerMet100には、割れを避け、歪みを最小にするた め、GTAW、GMAW、PAWなどの融接法を推奨する。溶接部への低入熱とピーニングも推奨される。ろう付けも良好な接合部が得られる。
Q: AerMet100とAM用マルエージング鋼との比較は？
A: AerMet100は18Ni300や18Ni350のようなマルエージング鋼よりも延性は高いが、強度は若干低い。マルエージング鋼は溶接性が悪い。AerMet100はマルエージング鋼に代わる低コスト鋼です。
Q: AerMet100はAM加工後に機械加工できますか？
A: はい、AerMet100はAM後に加工できますが、加工硬化の影響を考慮する必要があります。低切削力、超硬工具、適切なクーラントを推奨します。大規模な加工後には、アニーリングが必要になる場合があります。
Q: AMに最適なAerMet100パウダーの粒度範囲は？
A: AMに推奨される粒子径の範囲は15～45μmです。より微細なパウダーは解像度を向上させますが、流動性に悪影響を及ぼす可能性があります。53μm以上の粗いパウダーは印刷不良の原因となります。一般的なスイートスポットは25-35μmです。
