Proszek ze stopu niklu X750

Przetwarzanie i produkcja

Proszek ze stopu niklu X750 może być przetwarzany na gotowe komponenty przy użyciu różnych metod:

Casting

• Odlewanie inwestycyjne jest powszechnie stosowane. Formy ceramiczne umożliwiają odlewanie w temperaturze 2600-2800°F (1427-1538°C). Tworzy bardzo solidne odlewy.
• Odlewanie piaskowe może być również wykonywane, ale do uzyskania solidności potrzebne jest dodatkowe podawanie ciekłego metalu. Wymagane mogą być specjalne spoiwa piaskowe.
• Odlewanie w formach skorupowych daje produkty porównywalne z odlewami inwestycyjnymi. Można produkować cienkie rolki.
• Odlewanie ciągłe w formach grafitowych jest szeroko stosowane do produkcji kęsów do dalszej obróbki.

Tabela 11: Specyfikacje odlewów

Typowe wady odlewnicze, takie jak gorące łzy, mikroporowatość i segregacja, mogą wystąpić, ale można je zminimalizować poprzez odpowiednie wlewanie/wstrzymywanie, projektowanie form i praktyki zalewania/wyburzania.

Przetwarzanie deformacji

Obróbka na gorąco jest wykonywana w zakresie 1177-1260°C (2150-2300°F), po czym następuje chłodzenie powietrzem. Obróbka na ciepło odbywa się w temperaturze poniżej 1038°C (1900°F). Obróbka na zimno może wymagać wyżarzania pośredniego.

Typowe metody obejmują:

• Kucie: Proces z zamkniętą matrycą zapewnia najlepsze właściwości
• Walcowanie: Zarówno walcowanie płaskie, jak i kształtowe. Minimalna redukcja grubości 30%
• Wytłaczanie: Doskonałe właściwości osiągane w sekcjach o średnicy do 8 cali
• Rysowanie: Ciężki drut/pręt może być ciągniony. Może być konieczne pośrednie zmiękczanie.

Tabela 12: Kluczowe specyfikacje

Procesy łączenia

Wszystkie standardowe metody mogą skutecznie łączyć części X750. Dla uzyskania optymalnych właściwości preferowane są odpowiednie stopy.

Spawanie: Najczęściej stosuje się spawanie łukowe gazowo-wolframowe (GTAW) i spawanie łukowe gazowo-metalowe (GMAW). Czasami stosuje się również spawanie oporowe i wiązką laserową. Stosowane są pręty wypełniające o dopasowanym składzie. Połączenia wykazują doskonałą wytrzymałość. Właściwa obróbka cieplna przed i po spawaniu jest niezbędna, aby uniknąć pękania.

Lutowanie: Lutowanie próżniowe zapewnia najlepszą kombinację wytrzymałości i odporności na temperaturę. Różne stopy srebra używane do lutowania w temperaturze 1900-2000°F (1038-1093°C). Kluczowe znaczenie ma kontrola odstępów, topników i atmosfery.

Tabela 13: Zalecenia dotyczące łączenia

Przetwarzanie końcowe

W celu uzyskania optymalnych właściwości stosuje się obróbkę cieplną i utwardzanie wydzieleniowe:

Rozwiązanie Leczenie - Przeprowadzane w temperaturze 1149-1260°C (2100-2300°F), a następnie hartowane powietrzem lub wodą. Umożliwia późniejsze utwardzanie starzeniowe.

Utwardzanie wiekowe - Starzenie w temperaturze 1325-1425°F (± 25°F) przez 10-50 godzin, a następnie chłodzenie powietrzem. Osiąga utwardzanie wydzieleniowe dla maksymalnych poziomów wytrzymałości.

Opcjonalna obróbka stabilizująca obejmuje 850-1200°F przez 1-16 godzin w celu ustabilizowania przed przyszłymi zmianami właściwości.

Tabela 14: Specyfikacje przetwarzania końcowego

Produkcja proszku

Proszek Nickel Alloy X750 jest produkowany komercyjnie metodą atomizacji gazowej i wodnej. Rozkład wielkości cząstek jest ściśle kontrolowany przez specjalistyczne dysze i skalibrowane przesiewanie. Gaz obojętny o wysokiej czystości zapobiega zanieczyszczeniu.

Tabela 15: Metody produkcji proszków

Zarówno proszki rozpylane gazem, jak i wodą wykazują kulistą morfologię cząstek, idealną do produkcji dodatków, formowania wtryskowego metali i innych zastosowań metalurgii proszków.

Dane projektowe

Kluczowe parametry danych projektowych dla stopu niklu X750 zostały podsumowane poniżej w celach informacyjnych podczas prac inżynieryjnych i projektowania komponentów:

Tabela 16: Parametry danych projektowych dla stopu niklu X750

Warunki obciążenia strukturalnego

Do obliczeń inżynierii strukturalnej w ekstremalnych temperaturach należy użyć:

• Granica plastyczności przy rozciąganiu: 140-190 ksi
• Granica plastyczności przy ściskaniu: 170-220 ksi
• Współczynnik modułowy, E (stop X750)/E (stal): 1.0

W temperaturze pokojowej do 500°F - spodziewane umiarkowane tempo korozji poniżej 0,002 cala/rok.

Do 1900°F - Doskonała odporność na gorącą korozję i utlenianie. Zastosowanie parabolicznej stałej szybkości kp = 3,4 x 10-8 mg2/cm4/s.

Odporność na pełzanie i zmęczenie materiału

Stop X750 wykazuje doskonałą odporność na pełzanie. Wytrzymałość na zerwanie wyższa niż 80 ksi przez 100 000 godzin w temperaturze 1300°F (980°C).

W przypadku cyklicznych warunków zmęczeniowych należy użyć:

• Wytrzymałość zmęczeniowa (106 cykli) 95-100 ksi
• Współczynnik redukcji 1,0 dla wykończenia powierzchni po obróbce mechanicznej, a nie w stanie fabrycznym.

Środowisko ma niewielki wpływ na wytrzymałość zmęczeniową. Współczynnik redukcji zmęczenia = 0,95 dla środowiska powietrznego.

Obróbka stopu niklu X750

Stop niklu X750 charakteryzuje się doskonałą skrawalnością w stanie wyżarzonym i może być obrabiany przy użyciu większości standardowych metod i narzędzi warsztatowych.

Łamacze wiórów zalecane do skutecznej kontroli wiórów. Aby zminimalizować wibracje, konieczne są sztywne konfiguracje. Narzędzia skrawające z ostrymi krawędziami tnącymi zapewniają najdłuższą żywotność narzędzia.

Niska przewodność cieplna prowadzi do koncentracji ciepła, dlatego należy stosować dużą ilość chłodziwa.

Tabela 17: Metody obróbki

Przetwarzanie i produkcja

Proszek stopu niklu X750 może być przetwarzany na części przy użyciu różnych metod:

Wytwarzanie przyrostowe

Produkcja addytywna (AM), znana również jako druk 3D, wykorzystuje proszek stopu niklu jako surowiec do tworzenia komponentów warstwa po warstwie. Niektóre techniki AM odpowiednie dla X750 obejmują:

Bezpośrednie spiekanie laserowe metali (DMLS)

• Proszek jest selektywnie topiony przez laser o dużej mocy
• Produkuje w pełni zwarte części o drobnej mikrostrukturze
• Doskonała dokładność wymiarowa i wykończenie powierzchni
• Możliwe złożone geometrie

Topienie wiązką elektronów (EBM)

• Proszek jest topiony wiązką elektronów w próżni
• Osiąga prawie pełną gęstość przy dobrej wytrzymałości
• Niższe wykończenie powierzchni w porównaniu z procesami laserowymi
• Szybkie tempo budowy dzięki wyższej mocy wiązki

Binder Jetting

• Płynny środek wiążący selektywnie osadzany w celu połączenia cząstek proszku
• Ekonomiczny proces o wysokiej wydajności
• Wymaga obróbki końcowej, takiej jak spiekanie i infiltracja.
• Większe części możliwe z dobrą swobodą geometryczną

Cold Spray

• Cząstki proszku przyspieszane do prędkości naddźwiękowych i uderzane w podłoże
• Energia kinetyczna wiąże cząsteczki z powierzchnią
• Można tworzyć grube powłoki i dowolne kształty
• Minimalne nagrzewanie pozwala zachować właściwości materiału bazowego

Tabela 11: Procesy wytwarzania przyrostowego dla stopu niklu X750

Parametry takie jak moc lasera, rozmiar wiązki, odstępy między lukami i strategia skanowania mogą być zoptymalizowane w celu kontrolowania gęstości części, jakości powierzchni, mikrostruktury i wydajności mechanicznej.

Obróbka cieplna, taka jak prasowanie izostatyczne na gorąco (HIP) i starzenie, może być stosowana po przetworzeniu w celu dalszego zwiększenia gęstości i właściwości materiału.

Casting

Stop X750 może być również topiony indukcyjnie i odlewany do wlewków, kęsów i prętów przy użyciu procesów takich jak:

• Próżniowe topienie indukcyjne
• Przetapianie elektrożużlowe
• Odlewanie inwestycyjne

Produkty odlewane służą jako surowiec do kolejnych operacji podziału, takich jak kucie, walcowanie i wytłaczanie. Mogą być również obrabiane bezpośrednio w celu uzyskania elementów o kształcie netto.

Przetwarzanie deformacji

Do odlewów ze stopów niklu można stosować różne techniki odkształcania:

Kucie

• Prasowanie lub wbijanie wlewków między matryce
• Poprawia wytrzymałość dzięki płynięciu ziarna i utwardzaniu podczas pracy
• Można uzyskać kształty zbliżone do siatki

Rolling

• Kompresja i redukcja grubości między rolkami
• Produkuje arkusze, taśmy i płyty
• Kontroluje strukturę ziarna i poprawia właściwości

Wytłaczanie

• Forsowanie przez otwór matrycy
• Tworzy długie sekcje o stałym przekroju
• Gęsty produkt o jednolitych drobnych ziarnach

Rysunek

• Przeciąganie przez matrycę przy użyciu siły rozciągającej
• Zmniejsza przekrój prętów, rur lub drutów
• Zwiększona wytrzymałość i twardość

Podczas pracy stop jest okresowo wyżarzany w celu przywrócenia plastyczności i uniknięcia pęknięć. Końcowa obróbka cieplna i starzenie następuje w celu osiągnięcia pożądanych właściwości.

Najczęściej zadawane pytania

P: Co to jest stop niklu X750?

O: X750 to utwardzany wydzieleniowo stop niklowo-chromowy o doskonałej wytrzymałości do 700°C (1300°F), wyjątkowej odporności na korozję i utlenianie oraz dobrych właściwościach produkcyjnych.

P: Jakie są typowe zastosowania X750?

O: Elementy turbin gazowych, części turbosprężarek, elementy paliwa jądrowego, sprzęt do przetwarzania chemicznego, zbiorniki do przetwarzania żywności - wszędzie tam, gdzie wymagana jest zdolność do pracy w wysokich temperaturach w trudnych warunkach.

P: Czy stop niklu X750 jest spawalny?

O: Tak, X750 ma dobrą spawalność jak na wysokowytrzymały stop utwardzany wydzieleniowo. Spawanie łukowe gazowo-wolframowe i gazowo-metalowe może wytwarzać solidne spoiny. Po spawaniu często stosuje się odprężającą obróbkę cieplną.

poznaj więcej procesów druku 3D