Pulver aus Metalllegierungen bestehen aus verschiedenen präzisen Mischungen von Metallelementen, die durch Zerstäubung zu feinen kugelförmigen Partikeln verarbeitet werden, die sich ideal für fortschrittliche Fertigungstechniken eignen. Dieser Leitfaden bietet technischen Fachleuten ein umfassendes Nachschlagewerk über Metallpulverlegierungen, das typische Zusammensetzungen, Daten zu mechanischen Eigenschaften, Herstellungsverfahren, wichtige Anwendungen und führende globale Anbieter umfasst.
Überblick über Metalllegierungspulver
Metallpulver aus Eisen-, Nickel-, Kobalt-, Aluminium-, Titan-, Kupfer- und anderen unedlen Metallen sind vielseitige technische Werkstoffe, die aufgrund ihrer kontrollierten Zusammensetzung maßgeschneiderte Eigenschaften aufweisen.
Gängige Metallpulvertypen
| System Legierung | Beschreibung |
|---|---|
| Rostfreie Stähle | Korrosionsbeständig, hohe Festigkeit |
| Werkzeugstähle und niedrig legierte Stähle | Gehärtet, temperaturbeständig |
| Nickel-Superlegierungen | Extreme Hitze-/Chemikalienbeständigkeit |
| Kobalt-Superlegierungen | Biokompatibel, verschleißfest |
| Titan-Legierungen | Leicht, stark für die Luft- und Raumfahrt |
| Kupfer und Bronzen | Elektrische/thermische Leitfähigkeit |
| Edelmetall-Legierungen | Reine, inerte, spezialisierte Anwendungen |
Der Ausgleich von Bestandteilen ermöglicht die Optimierung für Schlüsselanforderungen wie Härte, Festigkeit, Haltbarkeit, Leitfähigkeit, Magnetismus oder Kostenziele.
Typische Zusammensetzungsbereiche
| Legierungselement | Rolle | Wt% Bereich |
|---|---|---|
| Eisen, Kobalt, Nickel | Unedle Metallmatrix | 50-99% |
| Chrom | Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit | 5-35% |
| Molybdän | Festigkeit, Kriechstromfestigkeit | 0-30% |
| Wolfram | Wärmebeständigkeit, Dichte | 0-18% |
| Mangan | Desoxidationsmittel, Stärke | 0-15% |
| Kohlenstoff | Härtung, Verschleißfestigkeit | 0-6% |
Metall-Legierungspulver Spezifikationen
Größenverteilungen
| Maschenweite | Bügelmessgeräte |
|---|---|
| -325 | <45 μm |
| -100/+325 | 45-150 μm |
| +100 | >150 μm |
Morphologie und Fließeigenschaften
| Attribut | Typischer Bereich |
|---|---|
| Partikelform | Sphärisch |
| Scheinbare Dichte | 2 - 6 g/cm3 |
| Dichte des Gewindebohrers | 4 - 8 g/cm3 |
| Hausner-Verhältnis | <1.25 |
| Durchflussmenge | 20-35 s/50g |
| Reibungskoeffizient | 0.4-0.9 |
Chemie und Verschmutzungsgrad
| Element | Max ppm |
|---|---|
| Sauerstoff | 1000 |
| Stickstoff | 150 |
| Kohlenstoff | 3000 |
| Schwefel | 100 |
Methoden zur Herstellung von Metallpulver
Wasserzerstäubung
- Zerstäubung von hochreinem Inertgas
- Schützt reaktive chemische Legierungen
- Ermöglicht kleine Größenverteilungen
Gaszerstäubung
- Luftschmelzspinnen
- Engste Größenverteilungen
- Sphäroidische Partikelformen
Plasma-Rotations-Elektroden-Verfahren (PREP)
- Kundenspezifische Legierungen, Forschungsmengen
- Kontrollierte Mikrostrukturen
- Schnelle Erstarrungsraten
Mechanisches Legieren
- Kugelmahlen elementarer Mischungen
- Geringere Kosten als bei der Zerstäubung
- Breite Größenverteilungen
Andere Methoden
- Elektrolyse
- Chemische Reduktion
Eigenschaften von Metalllegierungspulvern
Das Abwägen der wichtigsten Eigenschaften bestimmt die geeigneten Anwendungen:
Mechanische Eigenschaften
| System Legierung | Streckgrenze | Zugfestigkeit | Dehnung |
|---|---|---|---|
| Rostfreie Stähle | 200-1400 MPa | 500-1600 MPa | 10-50% |
| Werkzeugstähle | 600-1900 MPa | 1000-2100 MPa | 5-15% |
| Nickel-Superlegierungen | 500-1400 MPa | 700-1700 MPa | 10-50% |
| Titan-Legierungen | 750-1100 MPa | 900-1200 MPa | 15-25% |
| Kupfer/Bronze | 70-450 MPa | 200-600 MPa | 5-60% |
Thermische Eigenschaften
| System Legierung | Schmelzpunkt | Wärmeleitfähigkeit |
|---|---|---|
| Rostfreie Stähle | 1400-1500°C | 10-30 W/m-°K |
| Werkzeugstähle | 1350-1450°C | 20-35 W/m-°K |
| Nickel-Superlegierungen | 1200-1400°C | 5-50 W/m-°K |
| Titan-Legierungen | 1600-1700°C | 5-20 W/m-°K |
| Kupfer/Bronze | 900-1300°C | 50-400 W/m-°K |
Anwendungen von Metalllegierungspulvern
Additive Fertigung
- Komponenten für die Luft- und Raumfahrt
- Medizinische Implantate
- Hardware für die Automobilindustrie
- Werkzeuge und Gussformen
- Exotische Architektur
Pulvermetallurgie
- Öl- und Gaslager
- Buchsen für die Automobilindustrie
- Hardware für Geräte
- Kostengünstige Netzformen
Thermische Spritzschichten
- Korrosionsbeständige Beschichtungen
- Reibungsmindernde Filme
- Dimensionale Wiederherstellung
Elektronik und Magnetik
- Leitfähige Klebstoffe
- Induktivitätskerne
- Thermisches Management
- Oberflächenmontierte Geräte
Aufkommende Anwendungen
- Batterien und Energiespeicherung
- 3D-gedruckte Elektronik
- Exotische Legierungen und Prototypen
- Komponenten im Mikromaßstab
Führend Metall-Legierungspulver Hersteller
| Unternehmen | Standort |
|---|---|
| Sandvik Fischadler | Vereinigtes Königreich |
| Zimmermanns Pulverprodukte | Vereinigte Staaten |
| Praxair Oberflächentechnologien | Vereinigte Staaten |
| Höganäs | Schweden |
| Rio Tinto Metallpulver | Kanada |
| ATI-Pulvermetalle | Vereinigte Staaten |
Benutzerdefinierte Mautabwicklungspartner
- Umfassende Erfahrung in der Legierungsentwicklung
- Spezialisierung auf Produktion im Forschungsmaßstab
- Verkürzung der Entwicklungszeiträume
- Schutz des geistigen Eigentums
Kostenvoranschläge
Edelstahl-Pulver
| Legierungssorte | Kosten pro kg |
|---|---|
| 304, 316, 303 | $12-30 |
| 17-4PH, 15-5PH | $40-90 |
| Kundenspezifische Duplex-/Superaustentika | $70-150 |
Pulver aus Werkzeugstahl und hochlegiertem Stahl
| Legierungssorte | Kosten pro kg |
|---|---|
| H13, M2, M4 | $20-45 |
| Kundenspezifischer PM-Werkzeugstahl | $45-100 |
Nickel-Superlegierungspulver
| Legierungssorte | Kosten pro kg |
|---|---|
| Inconel 718 | $90-180 |
| Kundenspezifische Waspaloy, Rene-Legierungen | $250-1000+ |
Pulver aus Titan und exotischen Legierungen
| Legierungssorte | Kosten pro kg |
|---|---|
| Ti-6Al-4V | $270-450 |
| Titan nach Maß | $450-1000+ |
Pro und Kontra
| Vorteile | Herausforderungen |
|---|---|
| Eigenschaften, die Knetlegierungen übertreffen | Erfordert eine schützende Verarbeitung |
| Kundenspezifische Legierungen und Mikrostrukturen | Begrenzte Größenmöglichkeiten |
| Komplexe Geometrie möglich | Bedarf an Nachkonsolidierung |
| Niedrigere Buy-to-Fly-Quoten | Qualifikationsprüfung |
| Verkürzte Produktionsvorlaufzeiten | Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung und Lagerung |
Wägen Sie bei der Auswahl von Spezialsorten die Kompromisse sorgfältig gegen Leistungsziele und Budgets ab.
FAQs
F: Was ist der Vorteil von Metalllegierungen gegenüber reinem Pulver?
A: Durch Legieren lassen sich Schlüsseleigenschaften wie Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit, Härte, Leitfähigkeit usw. durch metallurgische Mechanismen und die Kontrolle der zweiten Phase deutlich über die intrinsischen Grenzen eines einzelnen Elements hinaus verbessern.
F: Wie klein kann Metalllegierungspulver hergestellt werden?
A: Die Inertgaszerstäubung kann Metallpulver im Nanobereich mit einer Größe von weniger als 10 Nanometern erzeugen und liegt damit an der Spitze der derzeitigen kommerziellen Möglichkeiten. Chemie und Morphologie sind nach wie vor ein intensiver F&E-Bereich, in dem neue Methoden erprobt werden.
F: Ist die Nachbearbeitung von Pulvern vor der Herstellung von Teilen obligatorisch?
A: Neben dem Sieben in präzise Größenfraktionen können zusätzliche Konditionierungsverfahren wie Desoxidation, Glühen, Beschichten und Mischen eingesetzt werden, um die Pulvereigenschaften zu verändern und so die Leistung des Herstellungsprozesses, das Verdichtungsverhalten und die angestrebten Eigenschaften des Endprodukts zu unterstützen.
F: Wodurch wird der Kostenunterschied zwischen den Klassen bestimmt?
A: Die Komplexität der Verarbeitung, die Preise für die Legierungselemente, die Investitionen in Forschung und Entwicklung, das Produktionsvolumen und die Anforderungen an die Spezifikationen bestimmen die Preisgestaltung - exotische, hochentwickelte Pulver sind weitaus teurer als gewöhnliche Arbeitspferde.
Schlussfolgerung
Dieser Leitfaden bietet einen ganzheitlichen Überblick über pulvermetallurgische Werkstoffe der nächsten Generation, die durch maßgeschneiderte Chemie und optimierte Verarbeitung eine weit über die konventionellen metallurgischen Beschränkungen hinausgehende Leistung der Bauteile ermöglichen. Bitte setzen Sie sich mit einem Branchenexperten in Verbindung, um die einzigartigen Vorteile spezieller Sorten mit Ihren gezielten Anwendungsanforderungen zu besprechen.
