Nickel-Legierung 718 Pulver

Nickel-Legierungspulver 718, auch bekannt als Inconel 718-Pulver, ist ein hochfestes, korrosionsbestÀndiges Nickel-Chrom-Legierungspulver.

Metallpulver GrĂ¶ĂŸe Menge Preis/kg GrĂ¶ĂŸe Menge Preis/kg
Inconel 718 0-20ÎŒm 1KG 60.9 53-105ÎŒm 1KG 59
10KG 39.8 10KG 38
100KG 34.5 100KG 33

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InhaltsĂŒbersicht

Übersicht

Nickel-Legierungspulver 718, auch bekannt als Inconel 718-Pulver, ist ein hochfestes, korrosionsbestĂ€ndiges Nickel-Chrom-Legierungspulver. Aufgrund seiner hervorragenden mechanischen Eigenschaften und seiner BestĂ€ndigkeit gegen Oxidation und Korrosion bei hohen Temperaturen wird es hĂ€ufig in der Luft- und Raumfahrt, der Öl- und Gasindustrie, der Automobilindustrie und anderen Hochtemperaturanwendungen eingesetzt.

Zu den wichtigsten Merkmalen von Nickel-Legierungspulver 718 gehören:

  • Hohe Festigkeit und HĂ€rte bis zu ~650°C
  • Hervorragende KorrosionsbestĂ€ndigkeit
  • Ausgezeichnete Kriech- und ErmĂŒdungsfestigkeit
  • Gute Schweißbarkeit und Bearbeitbarkeit
  • Hohe Schlagfestigkeit und ZĂ€higkeit
  • Kann fĂŒr optimale Eigenschaften thermisch bearbeitet werden

Pulver aus der Nickellegierung 718 wird am hĂ€ufigsten in additiven Fertigungsverfahren wie dem selektiven Laserschmelzen (SLM), dem Elektronenstrahlschmelzen (EBM) und dem Binderstrahlverfahren zur Herstellung komplexer Geometrien verwendet. Weitere Anwendungen sind das Metallspritzgießen (MIM) und das thermische oder kalte Spritzen.

Zusammensetzung

Die typische chemische Zusammensetzung von Nickel-Legierungspulver 718 ist:

Element Gewicht %
Nickel (Ni) 50 – 55
Chrom (Cr) 17 – 21
Eisen (Fe) Bilanz
Niobium (Nb) 4.75 – 5.5
MolybdĂ€n (Mo) 2.8 – 3.3
Titan (Ti) 0.65 – 1.15
Aluminium (Al) 0.2 – 0.8
Kobalt (Co) ≀ 1
Kupfer (Cu) ≀ 0.3
Mangan (Mn) ≀ 0.35
Silizium (Si) ≀ 0.35
Phosphor (P) ≀ 0.015
Schwefel (S) ≀ 0.015
Bor (B) ≀ 0.006
Kohlenstoff (C) ≀ 0.08

Die wichtigsten Legierungselemente wie Ni, Cr, Nb und Mo tragen durch AusscheidungshÀrtung und Mischkristallverfestigung zu einer hohen Festigkeit bei. Eisen ist zusammen mit Nickel das wichtigste Grundmetall. Kleinere ZusÀtze von Al und Ti helfen bei der Steuerung der Kornstruktur. Die Spurenelemente sind begrenzt, um nachteilige Auswirkungen zu vermeiden.

Eigenschaften

Das Pulver der Nickellegierung 718 bietet eine einzigartige Kombination hervorragender Eigenschaften, die es fĂŒr Hochleistungsbauteile in allen Branchen geeignet macht:

Eigentum Beschreibung
StĂ€rke Zugfestigkeit von 1.300 MPa im geglĂŒhten Zustand. Kann ĂŒber 1.500 MPa nach AushĂ€rtung WĂ€rmebehandlung erreichen
HĂ€rte HĂ€rte ĂŒber 470 HB
Dichte 8,19 g/cm3
Schmelzpunkt 1,260-1,336°C
WÀrmeleitfÀhigkeit ~11 W/m-K
Elektrischer spezifischer Widerstand ~125 ΌΩ-cm
Thermische Ausdehnung ~13 Όm/m-°C
Elastischer Modul ~205 GPa
Dehnung Über 12%
Schlagfestigkeit Bis zu 100 J bei Raumtemperatur
ErmĂŒdungsfestigkeit Sehr hohe ErmĂŒdungs- und Kriechfestigkeit
OxidationsbestÀndigkeit OxidationsbestÀndig bis zu 700°C
KorrosionsbestÀndigkeit Ausgezeichnete BestÀndigkeit gegen SCC und andere Formen der wÀssrigen Korrosion
Schweißeignung Gute Schweißbarkeit
Bearbeitbarkeit Verbesserte Bearbeitbarkeit im Vergleich zu normaler 718er Nickellegierung

Die hohe Festigkeit bleibt bis zu einer Temperatur von ĂŒber 650°C erhalten, bei gleichzeitig guter DuktilitĂ€t und ZĂ€higkeit. Im Vergleich zu nichtrostenden StĂ€hlen weist er eine weitaus bessere BestĂ€ndigkeit gegen Kriechen, ErmĂŒdung und Risswachstum auf. Die hervorragende KorrosionsbestĂ€ndigkeit ermöglicht den Einsatz in rauen Umgebungen. Aufgrund dieser ausgewogenen Eigenschaften eignet sich die Nickellegierung 718 fĂŒr kritische Bauteile.

Merkmale

Zu den einzigartigen Eigenschaften von Nickel-Legierungspulver 718 gehören:

  • Alterung oder AusscheidungshĂ€rtung - Entwickelt bei WĂ€rmebehandlung durch Ausscheidung von intermetallischen Ni3(Al,Ti)-Gamma-Grundphasen und tetragonalen Ni3Nb-Gamma-Doppelgrundphasen mit Körperschwerpunkt im Laufe der Zeit Festigkeit
  • StĂ€rkung der festen Lösung - Legierungselemente wie Mo und Cr lösen sich in der Nickel-Eisen-Matrix auf und erhöhen die Grundfestigkeit.
  • WĂ€rmebehandelbar - Kann lösungsgeglĂŒht und ausscheidungsgehĂ€rtet werden, um die Eigenschaften je nach Anwendungsbedarf anzupassen
  • Erzeugt stabile, hartnĂ€ckige Oxidschichten, die KorrosionsbestĂ€ndigkeit bieten
  • Kryogenische ZĂ€higkeit - BehĂ€lt seine DuktilitĂ€t und ZĂ€higkeit bei extremen Minusgraden bei
  • Einfaches Erreichen einer feinkörnigen Mikrostruktur durch AM-Prozesse im Pulverbettschmelzverfahren
  • HIP-FĂ€higkeit - Heißisostatisches Pressen kann innere PorositĂ€t in AM-Teilen beseitigen
  • Gute additive FertigungsfĂ€higkeit bei moderaten Laserleistungen

Spezifikationen

Nickellegierungspulver 718 ist in verschiedenen GrĂ¶ĂŸenverteilungen erhĂ€ltlich, die in unterschiedliche Kategorien eingeteilt sind:

GrĂ¶ĂŸenbereich

Kategorie GrĂ¶ĂŸenbereich (ÎŒm)
Feine QualitÀt 15-45
Extrafeiner Grad 10-22
Submikron-Klasse 0.5-15

GrĂ¶ĂŸenverteilung

Typische GrĂ¶ĂŸenverteilungen fĂŒr AM-Prozesse:

GrĂ¶ĂŸenverteilung D10 (ÎŒm) D50 (ÎŒm) D90 (ÎŒm)
15-45 ÎŒm 20 35 40
10-22 ÎŒm 12 18 22

Chemische Reinheit

Klasse Reinheit
Standard ≄ 99.9%
Hohe Reinheit ≄ 99.95%
Höchste Reinheit ≄ 99.99%

Normen

Die Zusammensetzung von Nickellegierung 718-Pulver ist standardisiert nach:

  • ASTM B637
  • AMS 5596G
  • AMS 5662M

Es sind jedoch auch maßgeschneiderte Zusammensetzungen fĂŒr AM erhĂ€ltlich.

Anwendungen

Pulver aus der Nickellegierung 718 wird branchenĂŒbergreifend zur Herstellung kritischer Komponenten mittels AM oder anderen pulvermetallurgischen Verfahren verwendet:

Industrie

Anmeldung
Luft- und Raumfahrt Turbinenschaufeln, -scheiben, -wellen, -getriebe, -gehÀuse, Strukturkonsolen
Öl und Gas Bohrlochkopfkomponenten, Bohrlochwerkzeuge, Ventile, Pumpen
Automobilindustrie Turboladerteile, Motorkomponenten
Medizinische OrthopÀdische Implantate, Prothetik
Verteidigung Raketenteile, Rotorsystemteile
Stromerzeugung Teile des Heißteils von Dampf- und Gasturbinen
Chemische Verarbeitung WÀrmetauscher, ReaktionsbehÀlter

Komponenten

Komponente
RĂ€der fĂŒr Turbolader
Brennerauskleidungen
Dichtungsringe
Rohre fĂŒr WĂ€rmetauscher
Ventilkörper
Thermische Spritzschichten

Die ausgezeichnete Festigkeit und KorrosionsbestĂ€ndigkeit bei erhöhten Temperaturen machen dieses Material zu einem bevorzugten Werkstoff fĂŒr die Herstellung von Warmschnitt-Strukturkomponenten. Die Kriechfestigkeit ermöglicht eine dauerhafte TragfĂ€higkeit. Die Nickellegierung 718 wird aufgrund ihrer TieftemperaturduktilitĂ€t auch fĂŒr kryogene Anwendungen eingesetzt.

Anbieter

Nickel-Legierungspulver 718, das fĂŒr AM- und thermische Spritzverfahren geeignet ist, wird von fĂŒhrenden Herstellern geliefert:

Anbieter

Unternehmen Markennamen Produktionsmethoden
Sandvik FischadlerŸ 718 GaszerstÀubung
Praxair TRU 718 GaszerstÀubung
Zimmerer-Zusatzstoff CR 718 GaszerstÀubung
Erasteel EZ 718 GaszerstÀubung
AP&C PulNi 718 GaszerstÀubung
SLM-Lösungen IN718 GaszerstÀubung
LPW-Technologie LP18Ni700 GaszerstÀubung

Met3dp in718 Pulverpreisliste

Metallpulver GrĂ¶ĂŸe Menge Preis/kg GrĂ¶ĂŸe Menge Preis/kg
Inconel 718 0-20ÎŒm 1KG 60.9 53-105ÎŒm 1KG 59
10KG 39.8 10KG 38
100KG 34.5 100KG 33

Die Preise variieren von Anbieter zu Anbieter, je nach Auftragsvolumen, Pulvermenge, zusÀtzlicher Pulvercharakterisierung und Reinheitsgrad.

Wie wĂ€hlt man das richtige Pulver fĂŒr die Nickellegierung 718 aus?

Die Auswahl des richtigen Nickellegierungspulvers 718 ist entscheidend fĂŒr hochwertige AM-Komponenten. Hier sind einige wichtige Überlegungen:

GrĂ¶ĂŸenbereich

  • Generell gilt: je feiner, desto besser fĂŒr Auflösung und OberflĂ€chengĂŒte
  • Eine zu hohe Feinheit fĂŒhrt jedoch zu einem schlechten Pulverfluss und Streuverlusten.
  • 15-45 ÎŒm ist die optimale Balance fĂŒr die meisten AM-Prozesse

GrĂ¶ĂŸenverteilung

  • Engere Verteilungen wie Dv90 < 10 ÎŒm verbessern die Dichte
  • Aber Reichweite erlaubt gute Packungsdichte

SphÀrizitÀt und Morphologie

  • Sehr kugelförmiges und glattes Pulver, das gut fließt, dicht verpackt ist und sich gleichmĂ€ĂŸig verteilt
  • UnregelmĂ€ĂŸige Partikel können die Materialeigenschaften negativ beeinflussen

Chemische Zusammensetzung

  • Einhaltung der ASTM-Standardzusammensetzung fĂŒr bewĂ€hrte Legierungsleistung
  • GewĂ€hrleistung eines niedrigen Sauerstoff- und Stickstoffgehalts zur Vermeidung von PorositĂ€t und SchwĂ€che
  • Hohe Pulverreinheit reduziert schĂ€dliche Partikel der zweiten Phase
  • Maßgeschneiderte Zusammensetzungen fĂŒr verbesserte AM-Verarbeitbarkeit verfĂŒgbar

Mikrostruktur

  • GaszerstĂ€ubung fĂŒhrt zu feinem KorngefĂŒge, das fĂŒr die mechanischen Eigenschaften entscheidend ist
  • Fehlende Texturierung fĂŒhrt zu isotroper Festigkeit
  • Verunreinigungen und Satelliten können Defekte verursachen

Pulvereigenschaften

  • Gute FließfĂ€higkeit und StreichfĂ€higkeit erleichtern die AM-Verarbeitung
  • Die scheinbare Dichte wirkt sich direkt auf die endgĂŒltige Dichte des Teils aus.
  • Analysieren Sie alle Merkmale nach ASTM- und MPIF-Normen

Verarbeitung von Pulver aus Nickellegierung 718

Pulver aus der Nickellegierung 718 kann mit verschiedenen AM-Techniken sowie mit sekundÀren Verfahren verarbeitet werden:

Additive Fertigung

Beliebte AM-Prozesse

Prozess Beschreibung
Binder Jetting FlĂŒssiges Bindemittel verbindet selektiv Pulverpartikel
Gezielte Energieabscheidung Gezielte thermische Energie schmilzt Pulver fĂŒr die schichtweise Abscheidung
Elektronenstrahlschmelzen Hochleistungselektronenstrahl verschmilzt selektiv das Pulverbett
Laser-Pulverbett-Fusion Laserabtastung schmilzt und verfestigt Pulverschichten
Metall-Spritzgießen Bindet Pulver mit Polymer, entbindet und sintert dann

Alle Verfahren erzeugen nahezu endkonturierte Teile, die eine gewisse Nachbearbeitung erfordern. Das Bindemittelstrahlen erfordert eine Infiltration zur Verfestigung von GrĂŒnlingen, wĂ€hrend das Pulverbettschmelzen Bauteile mit hoher Dichte erzeugt. Alle Optionen ermöglichen geometrische Freiheit und individuelle Anpassung.

Parameter fĂŒr bewĂ€hrte Verfahren

FĂŒr das Laser-Pulverbettschweißen mit Nickellegierung 718:

  • Laserleistung: 195-250 W
  • Scan-Geschwindigkeit: 700-850 mm/s
  • Abstand der Schraffuren: 0,09-0,12 mm
  • Schichtdicke: 20-50 ÎŒm

Verwenden Sie das heißisostatische Pressen, um RestporositĂ€t zu beseitigen und die Materialeigenschaften zu verbessern.

WĂ€rmebehandlung

Typisches WĂ€rmebehandlungsverfahren:

  1. Heißisostatisches Pressen
    • 1.160°C, 100 bis 150 MPa, 4 Stunden
  2. LösungsglĂŒhen
    • 980°C, 1 Stunde halten, Argonabschreckung
  3. AushÀrtung
    • 720°C, 8 Stunden, AbkĂŒhlung des Ofens auf 620°C
    • 620°C, 8 Stunden, luftgekĂŒhlt

Auf diese Weise wird ein gleichmĂ€ĂŸiges Gamma-DoppelgrundgefĂŒge erzeugt und eine optimale Festigkeit durch AusscheidungshĂ€rtung erreicht. Die LösungsglĂŒhung löst die Nb/Ti-reichen Intermetalle auf, wĂ€hrend die Auslagerung sie homogen ausscheidet.

OberflÀche

Die OberflĂ€chenrauhigkeit liegt im Durchschnitt bei 15-20 ÎŒm Ra, abhĂ€ngig von den Prozessparametern. Verschiedene Nachbearbeitungsschritte ergeben glatte OberflĂ€chen:

  • CNC-Bearbeitung
  • Taumeln/Gleitschleifen
  • Chemisches Ätzen
  • Elektropolieren
  • Shotpeening

Die meisten AM-Bauteile aus Nickellegierung 718 werden auf Maßgenauigkeit und die gewĂŒnschte OberflĂ€chengĂŒte bearbeitet.

Anwendungen von additiv hergestellten Teilen aus Nickellegierung 718

AM ermöglicht die Konsolidierung mehrerer Komponenten und optimierte Geometrien unter Verwendung der Nickellegierung 718:

Industrie Komponenten Vorteile
Luft- und Raumfahrt Turbinenschaufeln, RaketendĂŒsen Komplexe KĂŒhlkanĂ€le, TragflĂ€chenformen
Öl und Gas Dichtungsringe, PumpengehĂ€use, Ventile Konforme KĂŒhlung, Reduzierung der Teileanzahl
Automobilindustrie RĂ€der fĂŒr Turbolader Reduzierte Masse durch Gitterstrukturen
Stromerzeugung Komponenten des Heißgaswegs Kurze Vorlaufzeiten fĂŒr ĂŒberholte Teile
Chemische Verarbeitung Rohrleitungsarmaturen, ReaktionsgefĂ€ĂŸe Hervorragende KorrosionsbestĂ€ndigkeit

Leichtere Gitterstrukturen verringern die Masse der Bauteile. Konforme KĂŒhlkanĂ€le in den Werkzeugen des Heißteils erhöhen die Effizienz. Topologieoptimierte Formen verringern die fluiddynamischen Verluste. All dies senkt die Lebenszykluskosten in Bezug auf Rohmaterial, Energieverbrauch und Wartung.

Gleichzeitig ermöglichen das Binder-Jetting und die gerichtete Energieabscheidung die schnelle Herstellung von Werkzeugen, Prototypen und Kleinserien direkt aus der Nickellegierung 718.

Vor- und Nachteile von Pulver aus Nickellegierung 718

Profis

  • Extrem hohe Festigkeit und HĂ€rte, die bis zu ~650°C erhalten bleiben
  • Ausgezeichnete BestĂ€ndigkeit gegen Kriechen, ErmĂŒdung, Bruch und Korrosion
  • BehĂ€lt Festigkeit und DuktilitĂ€t bei kryogenen Temperaturen
  • Nahezu isotrope mechanische Eigenschaften
  • BewĂ€hrte Legierung mit leicht verfĂŒgbarem Pulver als Ausgangsmaterial
  • Kostenvorteil gegenĂŒber schwer zu bearbeitenden Ni-Superlegierungen
  • Individuelle Anpassung und DesignflexibilitĂ€t durch AM
  • Konsolidierung von Komponenten und Leichtbaustrukturen

Nachteile

  • Geringeres Potenzial fĂŒr heißisostatisches Pressen im Vergleich zur Gusslegierung 718
  • Immer noch anfĂ€llig fĂŒr Erstarrungsrisse in AM
  • Erfordert WĂ€rmebehandlung fĂŒr optimale Eigenschaften
  • Geringere Festigkeit als einige Ni-Superlegierungen
  • Empfindlich gegenĂŒber den fĂŒr Metall-AM-Prozesse typischen Baufehlern
  • Pulver ist im Vergleich zu rostfreiem Stahl relativ teuer

Die richtige Optimierung der Parameter und eine strenge QualitÀtskontrolle wÀhrend der Herstellung von AM-Komponenten sind unerlÀsslich, um die Möglichkeiten dieses Hochleistungsmaterials voll auszuschöpfen.

Zukunftsperspektiven fĂŒr Nickel-Legierung 718-Pulver

Die Nickellegierung 718 wird auch in Zukunft vermehrt fĂŒr AM in der Luft- und Raumfahrt, bei Gasturbinen, Werkzeugen und anderen anspruchsvollen Anwendungen eingesetzt werden:

  • Neue Flugzeugtriebwerke haben einen AM-Anteil von ĂŒber 40%, was zu erheblichen Kosteneinsparungen durch Gewichtsreduzierung, verbesserte Effizienz und Teilekonsolidierung fĂŒhren soll
  • Sinkende Preise fĂŒr AM-Maschinen und breitere Materialqualifikation werden die Akzeptanz fördern
  • Hochfeste, kundenspezifische Legierungsvarianten werden entwickelt, um die Grenzen weiter zu verschieben
  • Neuartige WĂ€rmebehandlungen werden fĂŒr eine maximale AusscheidungshĂ€rtung zusammen mit HIP bewertet.
  • Hybride Fertigung, die AM, maschinelle Bearbeitung und OberflĂ€chenbehandlung kombiniert, wird hohe StĂŒckzahlen ermöglichen
  • Die zunehmende Standardisierung von AM-Prozessparametern, Pulverspezifikationen und Protokollen zur Teilequalifizierung wird das Wachstum erleichtern.

Mit der Weiterentwicklung von pulvermetallurgischen Verfahren wie AM wird die Nickellegierung 718 auch in Zukunft den Bedarf an speziellen Bauteilen decken, bei denen die Leistung die Verarbeitungskosten ĂŒbersteigt.

FAQs

Q. Warum wird die Nickellegierung 718 bei Hochtemperaturanwendungen gegenĂŒber nichtrostenden StĂ€hlen bevorzugt?

A. Die Nickellegierung 718 weist im Vergleich zu nichtrostenden StĂ€hlen eine weitaus höhere Festigkeit, HĂ€rte und KorrosionsbestĂ€ndigkeit bei Temperaturen ĂŒber 650 °C auf. Sie bietet auch eine deutlich bessere Zeitstandfestigkeit und ermöglicht statische Hochtemperaturbelastbarkeit.

Q. Welcher PartikelgrĂ¶ĂŸenbereich ist optimal fĂŒr AM mit Nickel-Legierung 718-Pulver?

A. Ein PartikelgrĂ¶ĂŸenbereich von 15-45 Mikrometern bietet ein ausgewogenes VerhĂ€ltnis zwischen Auflösung, OberflĂ€chengĂŒte, FließfĂ€higkeit des Pulvers und Packungsdichte. Feinere Pulver unter 10 Mikron können schwieriger zu verarbeiten sein.

Q. Muss das Pulver der Nickellegierung 718 nach der additiven Fertigung heißisostatisch gepresst werden?

A. Das heißisostatische Pressen (HIP) beseitigt innere HohlrĂ€ume und PorositĂ€t in AM-Bauteilen aus Nickellegierung 718. Dadurch können eine Dichte nahe 100% und isotrope Materialeigenschaften erreicht werden. HIP wird vor der WĂ€rmebehandlung empfohlen, ist aber nicht zwingend erforderlich.

Q. Warum wird die Nickellegierung 718 fĂŒr kryogene Anwendungen gegenĂŒber anderen Legierungen bevorzugt?

A. Im Gegensatz zu anderen hochfesten Legierungen behĂ€lt die Nickellegierung 718 auch bei kryogenen Temperaturen unter Null eine betrĂ€chtliche DuktilitĂ€t und ZĂ€higkeit bei und behĂ€lt gleichzeitig ihre Festigkeit. Dadurch eignet es sich fĂŒr die Lagerung und den Transport von FlĂŒssiggas.

Q. Hat das Pulver der Nickellegierung 718 eine bessere KorrosionsbestÀndigkeit als die geschmiedete Legierung 718?

A. Sowohl Pulver- als auch Knetlegierung 718 bieten eine Àhnliche hervorragende KorrosionsbestÀndigkeit in verschiedenen Medien. Pulverbasiertes AM ermöglicht die Herstellung von Komponenten mit komplexen, optimierten Geometrien, die die KorrosionsbestÀndigkeit weiter verbessern.

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