Proszek stopowy GH3536 został zaprojektowany specjalnie do produkcji addytywnej, z wykorzystaniem optymalizacji składu i technik rozpylania proszku w celu uzyskania lepszych właściwości w porównaniu z konwencjonalnymi nadstopami niklu. Kluczowe cechy proszku stopowego GH3536 obejmują:

• Wysoka wytrzymałość w temperaturach do 760°C (1400°F)
• Odporność na utlenianie i korozję w trudnych warunkach środowiskowych
• Doskonała trwałość zmęczeniowa i odporność na pękanie
• Dobra drukowność i niska porowatość drukowanych części
• Możliwość hartowania w celu optymalizacji wytrzymałości i plastyczności

Połączenie tych właściwości sprawia, że GH3536 nadaje się do stosowania w przemyśle lotniczym, energetycznym, naftowym i gazowym oraz w komponentach przetwórstwa chemicznego narażonych na ekstremalne temperatury i naprężenia. Zarówno produkcja nowych części, jak i naprawa zużytych komponentów może przynieść korzyści z zastosowania tego zaawansowanego proszku.

 

 

Skład proszku stopu GH3536

GH3536 ma złożony skład zaprojektowany w celu zapewnienia optymalnej równowagi właściwości. Skład nominalny przedstawiono poniżej:

Element	Waga %
Nikiel (Ni)	Równowaga
Chrom (Cr)	13.5 – 16.0
Kobalt (Co)	12.0 – 15.0
Wolfram (W)	5.0 – 7.0
Tantal (Ta)	3.0 – 5.0
Aluminium (Al)	2.8 – 3.8
Tytan (Ti)	0.5 – 1.5
Niob (Nb)	0.5 – 1.5
Hafn (Hf)	0.2 – 0.8
Węgiel (C)	0.05 – 0.15
Bor (B)	0.01 – 0.03
Cyrkon (Zr)	0.01 – 0.05

Nikiel tworzy matrycę, podczas gdy pierwiastki takie jak chrom, kobalt i aluminium poprawiają odporność na utlenianie. Pierwiastki ogniotrwałe, takie jak tantal, wolfram, niob i hafn, zwiększają wytrzymałość w podwyższonych temperaturach. Tytan i niob wzmacniają stop poprzez tworzenie węglików. Śladowe ilości węgla, boru i cyrkonu zwiększają hartowanie wydzieleniowe.

Skład proszku został zaprojektowany tak, aby ograniczyć segregację i utrzymać jednorodność składu podczas drukowania, zapewniając spójne właściwości końcowej części. Sferyczna morfologia proszku poprawia również płynność i gęstość upakowania, zapewniając dobrą drukowność.

Właściwości proszku stopowego GH3536

GH3536 wykazuje doskonałe połączenie wytrzymałości, plastyczności i odporności na środowisko dzięki dostosowanemu składowi i zoptymalizowanemu procesowi produkcji. Kluczowe właściwości zostały podsumowane poniżej:

Właściwości mechaniczne

Nieruchomość	Jak wydrukowano	Starzejący się
Wytrzymałość na rozciąganie	1050 - 1250 MPa (152 - 181 ksi)	1275 - 1400 MPa (185 - 203 ksi)
Granica plastyczności (przesunięcie 0,2%)	900 - 1100 MPa (131 - 160 ksi)	1150 - 1300 MPa (167 - 189 ksi)
Wydłużenie	25 – 35%	16 – 22%
Twardość	32 - 38 HRC	36 - 43 HRC

Właściwości fizyczne

Nieruchomość	Typowa wartość
Gęstość	8,3 g/cm3
Temperatura topnienia	1310°C (2390°F)

Właściwości termiczne

Nieruchomość	Temperatura
Współczynnik rozszerzalności cieplnej	12,8 x 10-6/°C przy 20-100°C
Przewodność cieplna	11,4 W/m-K przy 20°C
Ciepło właściwe	0,43 J/g-°C przy 20°C

Odporność na utlenianie

• Odporność na utlenianie w powietrzu do ~980°C. Tworzy się ochronna warstwa tlenku Cr2O3.
• Lepsza odporność na utlenianie niż Inconel 718 i wiele innych stopów niklu.

Odporność na korozję

• Doskonała odporność na korozję na gorąco i siarczkowanie.
• Odporny na wiele kwasów organicznych, chlorków i substancji żrących.

Inne właściwości

• Zachowuje wytrzymałość i plastyczność po długotrwałym wystawieniu na działanie temperatury do 760°C.
• Doskonała trwałość zmęczeniowa. Odporność na pękanie.
• Niski współczynnik tarcia i odporność na zacieranie.

Wytrzymałość GH3536 w stanie starzonym przekracza wytrzymałość konwencjonalnych nadstopów niklu, takich jak Inconel 718, przy jednoczesnym zachowaniu wysokiej plastyczności. Stop ten jest mocniejszy niż wiele stali nierdzewnych w wysokich temperaturach. Odporność na utlenianie jest zbliżona do stopów niklowo-chromowych, takich jak Inconel 601. Ogólnie rzecz biorąc, GH3536 zapewnia wyjątkową równowagę właściwości w krytycznych zastosowaniach.

Zastosowania proszku stopowego GH3536

Połączenie wytrzymałości, odporności na warunki środowiskowe, drukowności i łatwości obróbki końcowej sprawia, że GH3536 nadaje się do:

Komponenty lotnicze i kosmiczne

• Łopatki turbin, łopatki, komory spalania
• Części konstrukcyjne, podwozie
• Dysze silników rakietowych, silniki odrzutowe
• Gorące struktury pojazdów hipersonicznych

Wytwarzanie energii

• Części sekcji gorącej turbiny gazowej
• Wymienniki ciepła, rekuperatory
• Osłony termiczne, osłony termiczne

Ropa i gaz

• Narzędzia wiertnicze, części głowicy odwiertu
• Zawory, pompy do zastosowań korozyjnych

Motoryzacja

• Koła i obudowy turbosprężarek
• Elementy układu wydechowego

Przetwarzanie chemiczne

• Zawory, pompy, zbiorniki reakcyjne
• Rurki wymiennika ciepła

Oprzyrządowanie

• Formy wtryskowe z chłodzeniem konformalnym
• Matryce odlewnicze, narzędzia do tłoczenia na gorąco

Inne

• Elementy grzejne
• Pojemniki na odpady radioaktywne
• Specjalistyczne elementy złączne i sprężyny

GH3536 może zastąpić istniejące części wykonane z materiałów o niższej wydajności w celu poprawy trwałości i wydajności. Proszek ten jest również idealny do wytwarzania nowych konstrukcji, co nie jest możliwe w przypadku konwencjonalnej produkcji. Możliwa jest zarówno produkcja nowych części, jak i naprawa/odnawianie zużytych komponentów.

Drukowanie proszku stopowego GH3536

Proszek GH3536 może być z powodzeniem drukowany przy użyciu procesów laserowej fuzji złoża proszku (L-PBF) i fuzji złoża proszku wiązką elektronów (E-PBF). Sferyczna morfologia proszku zapewnia dobry przepływ i upakowanie. Kluczowe kwestie obejmują:

Proces drukowania

• Zastosowanie mają technologie laserowe i wiązki elektronów.
• Parametry procesu wymagają opracowania dla nowych maszyn.
• Atmosfera komory gazu obojętnego (argon lub azot).

Specyfikacja proszku

• Zakres wielkości cząstek 10-45 μm, typowo D50 ~25 μm.
• Gęstość pozorna 2,5-3,5 g/cm3.
• Szybkość przepływu 25-35 s (przepływomierz Halla).

Zalecenia dotyczące drukowania

• Wstępne podgrzanie płyty bazowej do temperatury ~150°C zmniejsza naprężenia termiczne.
• Typowe prędkości skanowania to 400-1000 mm/s.
• Rozstaw klap 0,08-0,12 mm dla dobrego zagęszczenia.
• 100% świeży proszek do ponownego użycia.

Przetwarzanie końcowe

• Odciążenie: 1080°C/2 godziny, chłodzenie powietrzem.
• Starzenie: 760°C/8-16 godzin, chłodzenie powietrzem.
• Prasowanie izostatyczne na gorąco może dodatkowo zmniejszyć porowatość.

Dzięki optymalizacji parametrów możliwe jest uzyskanie gęstości powyżej 99,8%. Mikrostruktura składa się z drobnych, jednolitych ziaren odpowiednich do krytycznych zastosowań.

Specyfikacja proszku GH3536

Proszek stopowy GH3536 jest dostępny w handlu w standardowym rozkładzie wielkości i klasach podsumowanych poniżej. Możliwe jest również wytwarzanie niestandardowych odmian.

Rozkład wielkości proszku
D10	10 μm
D50	25 μm
D90	45 μm

Klasy proszków	Przepływ nominalny	Gęstość pozorna
Klasa I	25 s	2,5 g/cm3
Klasa II	28 s	2,8 g/cm3
Klasa III	32 s	3,2 g/cm3

Pozostałe specyfikacje:

• Sferyczna morfologia z frakcją satelitarną w 1%.
• Zawartość tlenu poniżej 100 ppm.
• Bez dodatku spoiw i smarów.

Każda partia proszku jest dostarczana z certyfikatem analizy zawierającym szczegółowy skład, charakterystykę cząstek, szybkość przepływu i inne parametry.

Obsługa i przechowywanie GH3536

Utrzymanie jakości proszku podczas obsługi i przechowywania:

• Zamknięte pojemniki z proszkiem należy przechowywać w chłodnym i suchym miejscu. Zalecany jest środek osuszający.
• Unikaj wystawiania proszku na działanie wilgoci, która może powodować zbrylanie i problemy z przepływem.
• Ograniczenie skoków temperatury podczas transportu i przechowywania.
• Pojemniki należy otwierać wyłącznie w komorze rękawicowej z atmosferą obojętną lub w komorze argonowej.
• Natychmiast przetworzyć otwarte pojemniki, aby ograniczyć utlenianie. Nie używać ponownie narażonego proszku.
• Stosować odpowiednie środki ochrony indywidualnej i unikać wdychania lub kontaktu ze skórą i oczami.

Przy prawidłowym obchodzeniu się z proszkiem GH3536 okres trwałości przekracza jeden rok od daty produkcji. Zaleca się zarządzanie zapasami metodą FIFO.

Dane bezpieczeństwa dla GH3536

Jako proszek stopowy zawierający nikiel i inne pierwiastki, podczas obchodzenia się z nim należy zachować standardowe środki ostrożności:

• Stosować środki ochrony indywidualnej: Odpowiedni respirator proszkowy, rękawice, ochrona oczu, odzież ochronna.
• Unikać kontaktu ze skórą lub wdychania pyłów podczas obchodzenia się z produktem.
• Prawidłowo uziemić cały sprzęt do przenoszenia proszków. Zalecane komory rękawicowe z gazem obojętnym.
• Podczas czyszczenia należy używać odpylacza. Unikać generowania pyłu unoszącego się w powietrzu.
• Nadmiar proszku i pozostałości po czyszczeniu należy odpowiednio usunąć.
• Dodatkowe informacje dotyczące bezpieczeństwa można znaleźć w karcie charakterystyki substancji niebezpiecznej.

Proszek niklu jest sklasyfikowany jako podejrzany o działanie rakotwórcze. Należy przestrzegać wszystkich przepisów i regulacji dotyczących bezpiecznego obchodzenia się z proszkiem metalu.

Kontrola proszku GH3536

Aby upewnić się, że proszek GH3536 spełnia wymagania aplikacji, można zastosować następujące procedury kontroli:

Rozkład wielkości cząstek

• Analiza dyfrakcji laserowej (ISO 13320)
• Analiza sitowa (ASTM B214)

Morfologia i mikrostruktura

• Skaningowa mikroskopia elektronowa
• Mikroskopia optyczna zamontowanych i wypolerowanych próbek

Skład proszku

• Spektrometria mas z plazmą indukcyjnie sprzężoną (ASTM E1097)
• Fuzja gazów obojętnych dla O i N (ASTM E1019)

Gęstość proszku

• Gęstość pozorna (przepływomierz Halla)
• Gęstość stuknięć (ASTM B527)

Płynność proszku

• Przepływomierz Halla (ASTM B213)
• Analizator proszków Revolution

Akceptacja partii

• Pobieranie próbek zgodnie z ASTM B215
• Sprawdzenie, czy proszek spełnia specyfikacje dotyczące rozmiaru, składu i morfologii.

Testy powinny być przeprowadzane dla każdej partii proszku w celu sprawdzenia zgodności z obowiązującymi normami ASTM. Zapewnia to stałą, wysoką jakość materiału proszkowego do drukowania.

Najczęściej zadawane pytania

P: Co sprawia, że GH3536 jest lepszy od innych nadstopów niklu dla AM?

GH3536 ma wyższą wytrzymałość niż stopy robocze, takie jak Inconel 718, przy jednoczesnym zachowaniu plastyczności. Skład proszku i proces atomizacji minimalizują segregację i porowatość.

P: Czy GH3536 wymaga prasowania izostatycznego na gorąco (HIP) po wydrukowaniu?

O: HIP może dodatkowo zmniejszyć porowatość wewnętrzną, ale nie jest wymagany do osiągnięcia wysokiej gęstości (>99,5%) przy zoptymalizowanych parametrach AM. HIP może pozwolić na wyższe temperatury pracy.

P: Jaka obróbka końcowa jest wymagana po wydrukowaniu GH3536?

Po wydrukowaniu można zastosować prostą obróbkę cieplną zmniejszającą naprężenia. W celu uzyskania optymalnej wytrzymałości zalecana jest obróbka cieplna starzeniowa.

P: Jakie są czasy realizacji zakupu proszku GH3536?

Małe partie mogą zostać wysłane w ciągu 2-4 tygodni. W przypadku dużych ilości produkcyjnych należy odczekać 3-5 miesięcy, w zależności od dostępności.

P: Czy GH3536 zawiera aluminium lub tytan, które mogą powodować problemy podczas drukowania?

O: Stężenia Al i Ti są zrównoważone, aby uniknąć utleniania proszku lub nadmiernej reakcji ze stopionym materiałem podczas drukowania.

P: Jaki rozkład wielkości cząstek jest zalecany do drukowania GH3536?

A: Rozkład z D10 wynoszącym 10 μm, D50 wynoszącym 25 μm i D90 wynoszącym 45 μm zapewnia dobrą równowagę między płynnością i drukowaniem.

P: Czy GH3536 może być używana do drukowania części ze zwisami i o złożonej geometrii?

O: Tak, GH3536 wykazał doskonałą drukowność dla części o zwisie przekraczającym 45°.

Wnioski

Proszek nadstopu niklu GH3536 oferuje wyjątkowe połączenie wysokiej wytrzymałości, odporności na temperaturę, odporności na utlenianie, drukowalności i reakcji po obróbce dla wymagających zastosowań w produkcji dodatków w przemyśle lotniczym, energetycznym, naftowym i gazowym, motoryzacyjnym i chemicznym. Dostosowany skład, zoptymalizowana charakterystyka proszku i możliwość obróbki cieplnej pozwalają na dostrojenie właściwości dla nowych projektów, co nie jest możliwe w przypadku konwencjonalnej produkcji. Przy odpowiedniej obsłudze i procedurach drukowania, GH3536 umożliwia tworzenie złożonych, wysokowydajnych części metalowych łączących niską wagę i trwałość, jak nigdy dotąd.