Übersicht
Inconel 718-Pulver ist ein Pulver aus einer Nickel-Chrom-Eisen-Molybdän-Legierung, das hauptsächlich in der additiven Fertigung und beim Metallpulverbettschmelzen verwendet wird. Einige wichtige Details über Inconel 718 Pulver umfassen:
- Zusammensetzung: Nickel, Chrom, Eisen, Niob, Molybdän, Titan, Aluminium
- Eigenschaften: Hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Hitzebeständigkeit, Schweißbarkeit
- Herstellungsverfahren: Gaszerstäubung
- Bereich der Partikelgröße: 15-45 Mikrometer im Allgemeinen
- Anwendungen: Luft- und Raumfahrtkomponenten, Turbinenschaufeln, Werkzeuge, Formen, Schiffskomponenten
- Normen: AMS 5662, AMS 5664, ASTM B718
Zusammensetzung der Inconel 718-Pulver
Inconel 718-Pulver hat die folgende nominelle Zusammensetzung gemäß den Normen AMS 5662 und ASTM B718:
| Element | Gewicht % |
|---|---|
| Nickel (Ni) | 50.0 – 55.0 |
| Chrom (Cr) | 17.0 – 21.0 |
| 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 |
Nickel und Chrom sorgen für Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit. Niob ermöglicht die Ausscheidungshärtung der Legierung. Eisen ist das wichtigste Basiselement. Molybdän, Titan und Aluminium verbessern die mechanischen Eigenschaften bei erhöhten Temperaturen.
Das Verhältnis von Nickel, Chrom und Eisen gewährleistet eine optimale Verfestigung, während die Zusätze von Nb, Mo, Ti und Al für Härtungs- und Ausscheidungsmechanismen sorgen. Die Kontrolle der Zusammensetzung innerhalb dieser Bereiche ist entscheidend, um die gewünschten Materialeigenschaften nach der Verarbeitung zu erreichen.
Eigenschaften von Inconel 718-Pulver
Einige der wichtigsten Eigenschaften von Inconel 718-Pulver sind:
Tabelle 1: Eigenschaften von Inconel 718-Pulver
| Eigentum | Beschreibung |
|---|---|
| Dichte | 8,19 g/cm3 |
| Schmelzpunkt | 1260-1336°C |
| Wärmeleitfähigkeit | 11,4 W/m-K bei 20°C |
| Elastizitätsmodul | 205 GPa |
| Querkontraktionszahl | 0.294 |
| Streckgrenze | 1310 MPa |
| Zugfestigkeit | 1495 MPa |
| Dehnung | 12% |
Aufgrund seiner Dichte, seiner thermischen und mechanischen Eigenschaften eignet sich Inconel 718 für Hochleistungsbauteile, die extremen Umgebungen standhalten können. Durch das pulvermetallurgische Verfahren bleibt die feine Kornstruktur erhalten, was zu verbesserten Eigenschaften führt.
Die Festigkeit bleibt bis über 700°C erhalten, bei ausreichender Duktilität und Ermüdungsbeständigkeit. Die Oxidationsbeständigkeit schützt vor Korrosion bis zu 980°C. Dank dieser Eigenschaften kann die Legierung Inconel 718 in Anwendungen mit starken Temperaturschwankungen eingesetzt werden.
Partikelgrößenverteilung von Inconel 718-Pulver
Inconel 718-Pulver wird durch Gasverdüsung hergestellt, um kugelförmige Partikel in einem kontrollierten Größenbereich zu erzeugen. Typische Partikelgrößenverteilungen sind:
Tabelle 2: Partikelgrößen von Inconel 718-Pulver
| Partikelgröße (Mikron) | Verteilung (%) |
|---|---|
| 15-25 | 62 |
| 25-45 | 30 |
| 45-63 | 8 |
Die enge Verteilung gewährleistet einen gleichmäßigen Pulverfluss und ein gleichmäßiges Schmelzen. Kleinere Partikel begünstigen eine bessere Sinterung, während größere Partikel den Pulverfluss verbessern. Die durchschnittliche Größe liegt bei den meisten additiven Fertigungsverfahren für Metalle bei 25-45 Mikrometern.
Die Kontrolle der Partikelform und -größenverteilung ermöglicht eine dichte Packung und eine effektive Schicht-für-Schicht-Fusion, die für 3D-Druckanwendungen unerlässlich ist. Siebklassierer sortieren Partikel präzise in Chargen mit Zielgrößenbereichen.
Herstellungsprozess von Inconel 718-Pulver
Die Gaszerstäubung ist die gängigste Methode zur Herstellung von kugelförmigen Pulvern aus Inconel 718, die für die additive Fertigung geeignet sind. Die Herstellungsschritte sind:
- Schmelzen - Inconel 718 wird zunächst unter Inertgasatmosphäre induktiv geschmolzen.
- Zerstäubung - Der Flüssigmetallstrom wird mit Hilfe von Hochdruck-Inertgas (normalerweise Stickstoff oder Argon) in feine Tröpfchen zerlegt.
- Erstarrung - Die Tröpfchen kühlen schnell ab und verfestigen sich zu Pulver
- Sammlung - Die zerstäubten Partikel fallen in eine Sammelkammer
- Siebung - Pulver werden in spezifische Partikelgrößenverteilungen gesiebt
Gaszerstäubte Pulver weisen im Vergleich zu wasserzerstäubten Pulvern eine höhere Reinheit, eine einheitlichere Zusammensetzung, eine gleichmäßige Partikelform und minimale Satelliten auf. Die glatte Oberflächenmorphologie verbessert den Pulverfluss während der Verarbeitung.
Durch die präzise Steuerung des Gasflusses, der Temperatur und des Metallschmelzestroms werden Pulver mit den gewünschten Eigenschaften für AM-Prozesse wie Laser-Pulverbettschmelzen, Binder-Jetting und gerichtetes Aufbringen von Energie erzeugt.
Anwendungen von Inconel 718-Pulver
Aufgrund der hervorragenden Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen eignet sich die Legierung Inconel 718 für kritische Komponenten in:
Tabelle 3: Anwendungen von Inconel 718-Pulver
| Industrie | Komponenten |
|---|---|
| Luft- und Raumfahrt | Turbinenschaufeln, -scheiben, Brennkammern, Gehäuse, Befestigungselemente, Zahnräder |
| Stromerzeugung | Gasturbinen-Heißteilteile, Schaufeln, Leitschaufeln, Befestigungselemente |
| Öl und Gas | Bohrlochwerkzeuge, Bohrlochkopfteile, Ventile, Pumpen |
| Automobilindustrie | Komponenten für Turbolader, Ventile, Auspuffkrümmer |
| Chemische Verarbeitung | Reaktorbehälter, Wärmetauscherrohre |
Die additive Fertigung mit Inconel 718-Pulver ist ideal für die Herstellung komplexer, kundenspezifischer Teile mit verbesserten mechanischen Eigenschaften und Geometrien, die mit Guss oder maschineller Bearbeitung nicht möglich sind.
Spezifikationen und Normen
Inconel 718-Pulverprodukte entsprechen den folgenden Spezifikationen:
Tabelle 4: Spezifikationen für Inconel 718-Pulver
| Standard | Organisation | Beschreibung |
|---|---|---|
| AMS 5662 | SAE | Chemische Zusammensetzung der Nickellegierung |
| AMS 5664 | SAE | Zerstäubte Pulver-Nickel-Legierungen |
| ASTM B718 | ASTM | Norm für Nickel-Chrom-Eisen-Pulver |
In diesen Spezifikationen sind die zulässigen Bereiche für die Elementzusammensetzung, Probenahmeverfahren, Zertifikate und Prüfverfahren zur Bestimmung der chemischen und physikalischen Eigenschaften festgelegt.
Gängige Größenangaben sind -100/+325 Mesh, -140/+325 Mesh und -230/+400 Mesh gemäß ASTM B214.
Lieferanten von Inconel 718-Pulver
Einige führende globale Anbieter mit Preisangaben sind:
Tabelle 5: Inconel 718 Pulver Lieferanten und Preise
| Unternehmen | Markennamen | Preis pro kg |
|---|---|---|
| Sandvik | Fischadler 718 | $120-160 |
| LPW-Technologie | CL-20ES | $100-140 |
| Praxair | 718 | $140-180 |
| Tischlertechnik | Edelstahl 455® nach Maß | $110-150 |
| Erasteel | ERASTEEL718 | $130-170 |
Die Preise variieren je nach Auftragsvolumen, Partikelgrößenbereich, Formtoleranz und garantierter Chargenzusammensetzung. Bei großen OEM-Verträgen werden höhere Rabatte gewährt als bei kleinen Prototyp-Volumina. Auch die geografische Preisgestaltung schwankt je nach regionaler Angebots- und Nachfragedynamik.
Vor- und Nachteile von Inconel 718 für die additive Fertigung
Tabelle 6: Vorteile und Grenzen von Inconel 718-Pulver
| Profis | Nachteile |
|---|---|
| Bewährtes Material mit großer Produktionserfahrung | Hohe Materialkosten |
| Ausgezeichnete Festigkeit bei erhöhten Temperaturen | Geringere Ablagerungsrate als bei Stählen |
| Gute Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit | Anfällig für Rissbildung bei fehlender Prozesskontrolle |
| Behält Eigenschaften im Ist-Zustand bei | Hohe Eigenspannungen durch schnelle Erstarrung |
| Maßgeschneiderte Geometrien möglich | Begrenzte Größen für AM-Geräte |
| Schnellere Entwurfsiterationen | Nachbearbeitung kann erforderlich sein |
Inconel 718 ist teurer als rostfreie Stähle, kann aber sicher bei 100°C mehr betrieben werden. Obwohl es langsamer zu drucken ist als Stahl, rechtfertigen die Leistungsgewinne die Kosten für hochwertige Anwendungen in extremen Umgebungen.
Mit optimierten AM-Parametern erreicht die Legierung mechanische Eigenschaften, die denen von Guss- und Knetwerkstoffen entsprechen oder darüber liegen. Bei höheren Fertigungsraten kann es jedoch zu Rissbildung kommen. Multi-Laser-Systeme helfen, die Produktivität zu steigern.
FAQs
F: Wofür wird die Legierung Inconel 718 verwendet?
A: Die Nickelbasis-Superlegierung Inconel 718 hat eine außergewöhnliche Festigkeit bei Temperaturen bis zu 700 °C sowie eine hohe Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit. Sie wird häufig in Gasturbinen, Flugzeugtriebwerken, Kernreaktoren, Pumpen, Werkzeugen und anderen kritischen Komponenten eingesetzt, die unter extremen Bedingungen arbeiten.
F: Ist Inconel 718 schweißbar?
A: Inconel 718 ist schweißbar! Diese Superlegierung, die für ihre hohe Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit auch bei extremen Temperaturen bekannt ist, wird gerne in der Luft- und Raumfahrt sowie in der Energieerzeugung eingesetzt.
F: Wie wird Inconel 718 hergestellt?
A: Es wird in der Regel in einem doppelten Schmelzverfahren durch Vakuum-Induktionsschmelzen (VIM) und anschließendes Vakuum-Lichtbogen-Umschmelzen (VAR) hergestellt, was ein sauberes, hochreines Material gewährleistet.
F: Kann Inconel 718 maschinell bearbeitet werden?
A: Ja, aber aufgrund seiner Zähigkeit und Kaltverfestigung ist es eine Herausforderung. Für eine effektive Bearbeitung sind spezielle Werkzeuge und Techniken erforderlich.
F: Wie verhält sich Inconel 718 in extremen Umgebungen?
A: Es ist außerordentlich oxidationsbeständig und behält seine Festigkeit auch bei sehr hohen Temperaturen, was es ideal für raue Umgebungen macht.
F: Was ist der Unterschied zwischen Inconel 718 und anderen Inconel-Legierungen?
A: Jede Inconel-Legierung hat einzigartige Zusammensetzungen und Eigenschaften. Inconel 718 ist insbesondere für seine hohe Festigkeit und die einfache Verarbeitung, einschließlich Schweißen, bekannt, was bei einigen anderen Inconel-Legierungen nicht so einfach ist.
