Bestes IN939-Pulver für den 3D-Druck im Jahr 2023

IN939-Pulver ist eine Superlegierung auf Nickelbasis, die außergewöhnliche mechanische Eigenschaften und eine hohe Korrosions- und Oxidationsbeständigkeit aufweist. Es besteht hauptsächlich aus Nickel, Chrom, Kobalt, Molybdän und Tantal. Diese Zusammensetzung verleiht dem IN939-Pulver seine bemerkenswerte Festigkeit, Hitzebeständigkeit und Stabilität bei erhöhten Temperaturen.

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Übersicht über IN939-Pulver für den 3D-Druck

IN939 ist ein Hochleistungs-Superlegierungspulver auf Nickelbasis, das für die additive Fertigung kritischer Komponenten entwickelt wurde, die außergewöhnliche mechanische Eigenschaften bei hohen Temperaturen erfordern. Dieser Artikel bietet einen umfassenden Leitfaden zu IN939-Pulver für 3D-Druckanwendungen in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Automobil, Energie und Industrie.

Zu den wichtigsten behandelten Aspekten gehören IN939-Zusammensetzung, Eigenschaften, Druckparameter, Anwendungen, Spezifikationen, Lieferanten, Handhabung, Inspektion, Vergleiche mit Alternativen, Vorteile und Einschränkungen sowie häufig gestellte Fragen. Quantitative Daten werden in leicht verständlichen Tabellen dargestellt.

Zusammensetzung des IN939-Pulvers

IN939 hat eine komplexe ausscheidungshärtende Legierungszusammensetzung:

Element Gewicht % Zweck
Nickel Gleichgewicht Hauptelement der Matrix
Chrom 15 – 18 Oxidationsbeständigkeit
Aluminium 3,8 – 4,8 Ausscheidungshärtung
Titan 0,9 – 1,4 Ausscheidungshärtung
Kobalt 12 – 15 Festlösungsverstärkung
Tantal 3,8 – 4,8 Hartmetallbildner
Kohlenstoff 0,05 – 0,15 Hartmetallbildner
Bor 0,006 – 0,012 Korngrenzenverstärker

Zur Verbesserung der Eigenschaften werden außerdem Spuren von Zirkonium, Magnesium und Schwefel hinzugefügt.

Eigenschaften von IN939-Pulver

IN939 verfügt über eine außergewöhnliche Kombination von Eigenschaften:

Eigentum Beschreibung
Hohe Festigkeit Hervorragende Zug- und Zeitstandfestigkeit bis 1050 °C
Thermische Stabilität Die Festigkeit bleibt bis zu 1000 °C erhalten
Kriechfestigkeit Hohe Spannungsbruchlebensdauer bei hohen Temperaturen
Oxidationsbeständigkeit Bildet schützende Cr2O3-Oxidablagerungen
Beständigkeit gegen thermische Ermüdung Beständig gegen Rissbildung bei Temperaturwechsel
Phasenstabilität Mikrostruktur stabil nach längerer Einwirkung
Korrosionsbeständigkeit Beständig gegen Heißkorrosion, Oxidation, Sulfidierung

Die Eigenschaften ermöglichen den Einsatz unter extremen thermischen und mechanischen Belastungen.

3D-Druckparameter für IN939-Pulver

Zu den typischen AM-Verarbeitungsparametern für IN939 gehören:

Parameter Typischer Wert Zweck
Schichtdicke 20-50 μm Auflösung vs. Build-Geschwindigkeit
Laserleistung 250-500 W Ausreichendes Schmelzen ohne Verdunstung
Scangeschwindigkeit 800-1200 mm/s Dichte vs. Produktionsrate
Schraffurabstand 100–200 μm Mechanische Eigenschaften
Stützstruktur Minimal Einfache Entfernung
Heißisostatisches Pressen 1160°C, 100 MPa, 3h Beseitigen Sie Porosität

Die Parameter sind für Attribute wie Dichte, Mikrostruktur, Aufbaurate und Nachbearbeitungsanforderungen optimiert.

Anwendungen von 3D-gedruckten IN939-Teilen

Additiv gefertigte IN939-Komponenten dienen kritischen Anwendungen, darunter:

Industrie Komponenten
Luft- und Raumfahrt Turbinenschaufeln, Leitschaufeln, Brennkammern
Energieerzeugung Teile des Heißgasweges, Wärmetauscher
Automobil Turboladerräder, Ventile
Chemische Verarbeitung Pumpen, Ventile, Reaktionsgefäße

Zu den Vorteilen gegenüber herkömmlich verarbeitetem IN939 gehören komplexe Geometrien und kürzere Vorlaufzeiten.

Spezifikationen des IN939-Pulvers für den 3D-Druck

IN939-Pulver für AM muss anspruchsvolle Spezifikationen erfüllen:

Parameter Spezifikation
Partikelgröße 15–45 μm typisch
Partikelform Sphärische Morphologie
Scheinbare Dichte > 4 g/cm³
Klopfdichte > 6 g/cm³
Hall-Durchflussrate > 23 Sek. für 50 g
Reinheit >99,9 %
Sauerstoffgehalt <100 ppm

Engere Toleranzen, kundenspezifische Größenverteilungen und kontrollierte Verunreinigungsgrade sind verfügbar.

Lieferanten von IN939-Pulver

Zu den seriösen Lieferanten von IN939-Pulver gehören:

Anbieter Standort
Sandvik-Fischadler Vereinigtes Königreich
Zimmermannszusatz USA
Praxair USA
AP&C Kanada
Erasteel Schweden
AMETEK USA

Die Preise für IN939-Pulver liegen je nach Qualität und Bestellvolumen zwischen 110 $/kg und über 220 $/kg.

Handhabung und Lagerung von IN939-Pulver

Da es sich um ein reaktives Pulver handelt, ist eine sorgfältige Handhabung von IN939 erforderlich:

  • Verschlossene Behälter in einer kühlen, inerten Atmosphäre lagern
  • Kontakt mit Feuchtigkeit, Sauerstoff, Säuren vermeiden
  • Verwenden Sie ordnungsgemäß geerdete Geräte
  • Vermeiden Sie Staubansammlungen, um das Explosionsrisiko zu minimieren
  • Lokale Absaugung empfohlen
  • Tragen Sie bei der Handhabung geeignete PSA

Durch geeignete Techniken und Kontrollen wird eine Oxidation oder Kontamination des IN939-Pulvers verhindert.

Inspektion und Prüfung von IN939-Pulver

IN939-Pulver wird validiert mit:

Methode Getestete Parameter
Siebanalyse Partikelgrößenverteilung
REM-Bildgebung Partikelmorphologie
EDX Chemie und Zusammensetzung
XRD Phasen vorhanden
Pyknometrie Dichte
Hall-Durchflussrate Fließfähigkeit des Pulvers

Tests gemäß den geltenden ASTM-Standards gewährleisten die Konsistenz der Chargen.

Vergleich von IN939 mit alternativen Legierungspulvern

IN939 schneidet im Vergleich zu anderen Superlegierungen auf Ni-Basis wie folgt ab:

Legierung Hochtemperaturfestigkeit Kosten Druckbarkeit Duktilität
IN939 Exzellent Hoch Exzellent Niedrig
IN738 Gut Mittel Exzellent Mittel
IN718 Gerecht Niedrig Gut Exzellent
Hastelloy X Exzellent Hoch Gerecht Mittel

Für ausgewogene Eigenschaften und Verarbeitbarkeit ersetzt IN939 Alternativen wie IN718 oder Hastelloy X.

Vor- und Nachteile von IN939-Pulver für den 3D-Druck

Vorteile Nachteile
Außergewöhnliche Hochtemperaturfestigkeit Teuer im Vergleich zu IN718
Hervorragende Oxidations- und Kriechbeständigkeit Erhebliche Parameteroptimierung erforderlich
Komplexe Geometrien realisierbar Begrenzte Duktilität bei Raumtemperatur
Schnellere Verarbeitung als gegossen/geschmiedet Kontrollierte Lager- und Handhabungsumgebung
Vergleichbare Eigenschaften wie Gusslegierung Nach dem Drucken schwierig zu bearbeiten

IN939 ermöglicht hochleistungsfähige gedruckte Teile, jedoch mit höheren Kosten und kontrollierten Verarbeitungsanforderungen.

Häufig gestellte Fragen zu IN939-Pulver für den 3D-Druck

Q: Welcher Partikelgrößenbereich eignet sich am besten zum Drucken von IN939?

A: Ein Partikelgrößenbereich von 15–45 Mikrometern sorgt für eine gute Fließfähigkeit in Kombination mit hoher Auflösung und Dichte. Feinere Partikel unter 10 Mikrometern können die Dichte und Oberflächenbeschaffenheit verbessern.

Q: Erfordert IN939 nach dem 3D-Druck eine Nachbearbeitung?

A: Nachbearbeitungen wie heißisostatisches Pressen, Wärmebehandlung und Bearbeitung sind normalerweise erforderlich, um Porosität zu beseitigen, Spannungen abzubauen und endgültige Toleranzen und Oberflächengüte zu erreichen.

Q: Welche Präzision kann mit IN939-gedruckten Teilen erreicht werden?

A: Nach der Nachbearbeitung können mit IN939 AM-Komponenten Maßgenauigkeit und Oberflächengüte erreicht werden, die mit CNC-bearbeiteten Teilen vergleichbar sind.

Q: Sind für den Druck von IN939-Pulver Stützstrukturen erforderlich?

A: Für komplexe Kanäle und Überhänge werden minimale Stützen empfohlen, um Verformungen zu verhindern und eine einfache Entfernung zu erleichtern. IN939-Pulver hat eine gute Fließfähigkeit.

Q: Welches Legierungspulver ist für AM die beste Alternative zu IN939?

A: IN738 ist hinsichtlich der ausgewogenen Eigenschaften und der Reife für die additive Fertigung die am besten geeignete Alternative. Andere Legierungen wie IN718 oder Hastelloy X weisen einige Kompromisse auf.

Q: Ist IN939 mit dem direkten Metall-Laser-Sintern (DMLS) kompatibel?

A: Ja, IN939 lässt sich problemlos mit gängigen Pulverbettschmelztechniken verarbeiten, einschließlich DMLS sowie selektivem Laserschmelzen (SLM) und Elektronenstrahlschmelzen (EBM).

Q: Welche Dichte ist mit 3D-gedruckten IN939-Komponenten erreichbar?

A: Mit optimierten Parametern sind Dichten über 99 % erreichbar, was den Eigenschaften traditionell verarbeiteter IN939-Produkte entspricht.

Q: Wie sind die Eigenschaften von gedrucktem IN939 im Vergleich zu Gusslegierungen?

A: Additiv hergestelltes IN939 weist im Vergleich zu herkömmlichen Guss- und Schmiedeformen vergleichbare oder bessere mechanische Eigenschaften und Mikrostrukturen auf.

Q: Welche Fehler können beim Drucken mit IN939-Pulver auftreten?

A: Mögliche Mängel sind Risse, Verformungen, Porosität, Oberflächenrauheit, unvollständige Verschmelzung usw. Die meisten können durch die richtige Parameteroptimierung und Pulverqualität verhindert werden.

Q: Ist heißisostatisches Pressen (HIP) für IN939 AM-Teile obligatorisch?

A: HIP beseitigt innere Hohlräume und verbessert die Ermüdungsbeständigkeit. Für weniger anspruchsvolle Anwendungen kann anstelle von HIP eine alleinige Wärmebehandlung ausreichen.

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