Nickel alloy powder for 3d printing

All You Need To Know About Nickel alloy powder for 3d printing

Bột kim loại titan

Overview of Nickel Alloy Powder for 3D Printing

3D printing, also known as sản xuất phụ gia, has revolutionized product design and manufacturing across industries like aerospace, automotive, medical, and consumer goods. Unlike traditional subtractive manufacturing which removes material, 3D printing builds up components layer-by-layer based on a digital 3D model.

One of the most popular technologies for metals 3D printing is powder bed fusion, where a thermal energy source selectively fuses regions of a powder bed. The unmatched design freedom, buy-to-fly ratio, and economic production of complex parts has driven huge adoption of powder bed technologies like Laser chọn lọc tan chảy (SLM), direct metal laser sintering (DMLS), and Tia điện tử tan chảy (EBM).

Nickel alloys are a versatile class of materials with properties like high strength, corrosion resistance, and heat resistance that make them ideal candidates for 3D printing. The most common nickel alloy powders used in powder bed fusion include Inconel superalloys, stainless steels, Hastelloys, Nimonics, Kovar, Invar, Monel, nickel-titanium alloys, and nickel-based superalloys.

Composition of Nickel Alloy Powders

Nickel alloys derive their properties from their elemental composition and microstructure. The nickel content varies from 2% to 99% for different alloys. Nickel imparts properties like corrosion resistance, oxidation resistance, and high-temperature strength. The alloying elements are added to enhance specific characteristics depending on the application.

Nickel Alloy Powder Compositions

Alloy FamilyNickel ContentCác yếu tố hợp kim
Inconel30-80%Cr, Mo, Nb, Ta, Al, Ti, Fe
Thép không gỉ2-20%Cr, Mo, Mn, Si, C
Hastelloy35-60%Mo, Cr, W, Fe, Co
NimonicOver 50%Cr, Ti, Al, Mo
Kovar17%Fe, Co, Mn, Si
Invar36%Fe
MonelOver 67%Cu, Fe, Mn, Si, C
Nickel-titanium55% Ni, 45% Ti
Superalloys nikenOver 50%Cr, Co, Mo, W, Ta, Al, Ti, Nb

The chromium content in stainless steels and nickel superalloys improves oxidation and corrosion resistance. Molybdenum, tungsten, and tantalum enhance creep strength and high temperature mechanical properties. Iron in alloys like Kovar and Invar controls thermal expansion behavior. Aluminum, titanium, and niobium are added for precipitation hardening. Manganese improves hot ductility whereas carbon enhances strength and hardness. Silicon benefits fluidity and weldability.

Understanding how alloying influences microstructure formation and properties aids in selecting the optimal material for an application. Proper characterization and qualification of powder composition and quality is critical before printing mission-critical components.

The unique properties of nickel alloys printed from optimized powders enable their use across diverse applications and extreme environments. The table below summarizes the general properties for common alloy families.

Properties of Nickel Alloy Powder Families

Alloy FamilyTỉ trọngĐộ nóng chảySức căngDẫn nhiệtThermal ExpansionKháng oxy hóaChống ăn mòn
Inconel8.2-8.4 g/cc1300-1450°C750-1380 MPa11-16 W/mK12-16 μm/m°CXuất sắcXuất sắc
Thép không gỉ7.5-8.1 g/cc1375-1500°C450-1100 MPa15-30 w/mk10-18 μm/m°CTốtGood-Excellent
Hastelloy8.1-9.2 g/cc1260-1350°C550-1000 MPa6-22 W/mK12-16 μm/m°CGood-ExcellentXuất sắc
Nimonic8.1-8.7 g/cc1260-1400°C500-1200 MPa10-30 w/mk12-17 μm/m°CTốtTốt
Kovar8.2 g/cc1450°C550 MPa17 W/mK5.9 μm/m°CNghèoNghèo
Invar8 g/cc1427°C200-450 MPa10.5 W/mK1.2 μm/m°CHội chợHội chợ
Monel8.8 g/cc1350-1370°C550-950 MPa21-48 W/mK13-17 μm/m°CHội chợXuất sắc
Nickel-titanium6.4 g/cc1240-1310°C600-900 MPa8-18 W/mK11 μm/m°CHội chợXuất sắc
Superalloys niken8-9 g/cc1260-1350°C750-1400 MPa11-61 W/mK12.5-17 μm/m°CGood-ExcellentFair-Good

The high melting point of nickel alloys prevents part distortion or deformation during processing. Strength levels over a wide temperature range enable load-bearing structural applications. Controlled thermal expansion behavior allows precision components with tight tolerances. The excellent corrosion and oxidation resistance facilitates usage in harsh environments like marine, chemical, and oil and gas.

By tailoring the powder composition and process parameters, material properties can be optimized for the design requirements. However, the anisotropic nature of additive manufacturing can result in directionally dependent properties. Proper design and quality assurance is key to achieve desired performance.

The versatility of nickel alloys makes them suitable for diverse applications across aerospace, defense, automotive, marine, oil and gas, chemical processing, power generation, medical, tooling, and other general engineering areas.

Ngành công nghiệp Applications of Nickel Alloy Powder Families

Alloy FamilyIndustry Applications
InconelAerospace, defense, automotive, chemical processing, oil and gas, power generation, rocketry, missiles, nuclear
Thép không gỉAerospace, defense, automotive, medicine, marine, architecture, chemical, food processing, tooling, molds
HastelloyAerospace, defense, chemical processing, pollution control, power generation, oil and gas
NimonicAerospace, defense, power generation, chemical processing, tooling
KovarElectronics, semiconductors, integrated circuits, packaging
InvarElectronics, optics, precision instruments, aerospace
MonelMarine, oil and gas, chemical processing, power generation, pulp and paper
Nickel-titaniumMedical devices, actuators, sensors, aerospace, oil and gas
Superalloys nikenAerospace, defense, power generation, oil and gas, automotive, tooling

Some examples of nickel alloy parts produced by 3D printing include:

  • Aerospace: Turbine blades, nozzles, combustors, valves, brackets, thermofluid components
  • Automotive: Turbocharger rotors, manifolds, valves, drivetrain parts
  • Medical: Implants, prosthetics, surgical instruments, patient-specific devices
  • Oil and gas: Downhole tools, valves, wellhead components, pipe fittings
  • Tooling: Injection molds, extrusion dies, jigs and fixtures, press tools
  • General: Heat exchangers, fluid handling parts, fasteners, housings, enclosures

The excellent material properties, complex geometries, shorter lead times, reduced costs, and design flexibility enabled by 3D printing nickel alloys make them a very attractive option across many critical applications.

Nickel alloy powders are commercially available in various size distributions, morphologies, and quality levels tailored to 3D printing requirements. Common specifications are given below:

Typical Nickel Alloy Powder Specifications

Tài sảnGiá trị điển hình
Thành phần hợp kimCustom alloys, grade per ASTM/ASME
Hình dạng hạtSpherical, near-spherical
Kích thước hạt10-45 micron
Phân phối kích thước hạtD10: 15-25 μm, D50: 25-35 μm, D90: 35-45 μm
Mật độ rõ ràng2.5-5.5 g/cc
Chạm vào mật độ4-8 g/cc
Khả năng chảyExcellent per Hall flowmeter
Residual oxygen100-400 ppm
Residual nitrogen50-150 ppm
Residual carbon100-300 ppm

Spherical morphology and narrow particle size distribution with D10, D50 and D90 values in ideal ranges for the specific print process help achieve good density and mechanical properties. High flowability prevents powder agglomeration and spreadability issues during recoating. Low residual oxygen, nitrogen and carbon minimize contamination and porosity.

Powder quality, size parameters and other characteristics significantly influence final part properties and must align with printer and application requirements. Most suppliers provide custom alloy compositions and particle optimization to meet user specifications.

The most common additive manufacturing methods used to process nickel alloy powders include:

Nickel Alloy Powder Print Processes

Phương phápSự miêu tả
Laser có chọn lọc (SLM)Powder bed fused by focused laser beam
Thiêu kết laser kim loại trực tiếp (DMLS)Similar to SLM but lower power laser
Tia điện tử tan chảy (EBM)Powder bed fused by electron beam under vacuum
Laser Metal Deposition (LMD)Powder injected into molten pool created by laser
Directed Energy Deposition (DED)Similar to LMD with powder or wire feed
Binder JettingLiquid bonding agent selectively printed on powder bed

SLM and DMLS use a high power density laser to fully melt the metal powder into dense parts layerwise. EBM uses an electron beam as the power source to build parts under vacuum. Wire-fed LMD melts the incoming metal wire using a focused laser. Binder jetting prints a liquid binder to form the part followed by sintering.

The specific technique chosen depends on factors like part size, geometry complexity, surface finish, feature resolution, production rate, and cost. Each process requires optimization of printer settings and parameters tailored to the powder alloy composition.

Nickel Alloy Powder Process Parameters

Critical printer parameters for nickel alloys that require optimization for density, strength, precision, and surface finish include:

Typical SLM/DMLS Process Parameters

Tham sốPhạm vi điển hình
Độ dày lớp20-60 μm
Năng lượng laser100-400 W
Tốc độ quét400-1200 mm/s
Khoảng cách nở80-200 μm
Beam size50-200 m
Scanning strategyChess, stripe, contour
Hỗ trợ cấu trúc hạ tầngRegular, fragmented, hybrid

Typical EBM Process Parameters

Tham sốPhạm vi điển hình
Độ dày lớp50-200 m
Electron beam power3-15 kW
Speed function20-200 mm/s
Line offset0.1-0.3 mm
Focus offset15-35 mA
Scanning strategyUni-directional, bi-directional
Hỗ trợ cấu trúc hạ tầngRegular, heavy

Lower layer thickness and beam size paired with higher scan speeds increase resolution, accuracy, and surface finish. Chess or strip scanning patterns are commonly used. Perimeter contours improve edge quality. Optimized support structures prevent deformation but are easier to remove. Preheating and powder recycling can aid density and material quality.

Additive manufacturing using optimized nickel alloy powders offers many benefits versus traditional manufacturing:

  • Design freedom: Complex geometries not possible by machining
  • Weight reduction: Lighter components by topology optimization
  • Part consolidation: Reduced assembly by printed complex shapes
  • Customization: Patient-matched medical devices, tooling
  • Reduced waste: Only required volume of material used
  • Shorter lead time: Weeks versus months for production tooling
  • Process flexibility: Easy design iterations and optimization
  • Performance benefits: Anisotropic strengths, embedded features
  • Cost reduction: Eliminate tooling costs, low volume production
  • Buy-to-fly ratio: Print only final part versus machining from block

3D printing expands the design envelope and enables novel nickel alloy parts not feasible or economical with conventional techniques. It is revolutionizing production across aerospace, medical, automotive, and other industries.

Most major metal powder manufacturers now offer a range of nickel alloy powders optimized for additive manufacturing. Some leading suppliers include:

Key Nickel Alloy Powder Suppliers

Nhà cung cấpKey Alloy Grades
MET3DPInconel 625, 718, Hastelloy X, stainless steels
SandvikOsprey stainless steels, superalloys, titanium alloys
HOÀN TOÀNInconel 718, 625, Hastelloy X, stainless steels
Ap & amp; cInconel 718, 625, stainless steels
Công nghệ LPWInconel 718, stainless steels, nickel superalloys
Giải pháp SLMStainless steel 316L, 17-4PH, nickel superalloys
Phụ gia GEStainless steel 316L, Inconel 718, 625, Hastelloy

Suppliers offer various size distributions, excellent powder flowability, low oxygen and moisture content, lot traceability, and custom alloys tailored to process and application requirements. Most provide specialized characterization to ensure consistent high quality powder.

The average cost for common nickel alloy powders is summarized below:

Nickel Alloy Powder Costs

Vật liệuCost per kg
Inconel 718$75-150
Inconel 625$60-120
Thép không gỉ 316L$35-70
Stainless steel 17-4PH$45-90
Hastelloy x$85-170
Superalloys niken$90-200

High performance alloys like Inconel 718 and Hastelloy X carry a premium while stainless steels tend to be the lowest cost option. However, material cost is only one component of total part cost. Value-add from design flexibility, performance benefits, and lead time reduction often offset higher powder prices for low volume production.

Buying powder in bulk quantities can reduce costs. Many suppliers also offer powder reuse and recycling services. Overall, the buyer must evaluate total cost including labor, post-processing, material utilization, mechanical properties, and other factors when selecting an appropriate nickel alloy powder.

Wholesale Price: $20/Kg-$200/Kg

Hiển thị 1–15 của 17 kết quả

FAQ About 3D Printing Metal Powder

Làm cách nào để liên hệ với dịch vụ khách hàng của Metal3DP?

Chúng tôi cung cấp hỗ trợ khách hàng 24/7. Bạn có thể tìm thấy chi tiết liên hệ của chúng tôi trên trang Liên hệ với chúng tôi, bao gồm điện thoại, email và trò chuyện trực tuyến.

Chúng tôi cung cấp các loại bột kim loại chất lượng cao khác nhau bao gồm thép không gỉ, hợp kim nhiệt độ cao, phù hợp cho các quy trình như Laser và Fusion Bed Powder Bed.

Với chuyên môn sản xuất phụ gia kim loại rộng rãi, chúng tôi sử dụng các quy trình nâng cao và kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt để đảm bảo tính chất cơ học và chất lượng bề mặt của các bộ phận.

Các thiết bị của chúng tôi có một loạt các ứng dụng trong các ngành công nghiệp như hàng không vũ trụ, y tế, ô tô, v.v., cung cấp các giải pháp cho các thành phần kim loại hiệu suất cao trong sản xuất.

Có, chúng tôi cung cấp các dịch vụ hợp kim tùy chỉnh để đáp ứng các yêu cầu vật liệu cụ thể từ khách hàng.

Các hệ thống SEBM của chúng tôi vượt trội trong việc sản xuất các bộ phận kim loại phức tạp với các đặc tính cơ học đặc biệt. Các tính năng chính bao gồm khối lượng xây dựng hàng đầu trong ngành, độ chính xác và độ tin cậy.

Có, trang web của chúng tôi giới thiệu một loạt các trường hợp ứng dụng thể hiện thành công công nghệ Metal3DP trong các ngành công nghiệp khác nhau.

Hãy liên lạc với chúng tôi và nhóm của chúng tôi sẽ cung cấp cho bạn các giải pháp phù hợp và các kế hoạch hợp tác dựa trên nhu cầu của bạn.

Thời gian quay vòng cho các dịch vụ tùy chỉnh khác nhau tùy thuộc vào độ phức tạp của dự án. Chúng tôi sẽ cung cấp thời gian giao hàng chính xác dựa trên yêu cầu của bạn.

Chúng tôi chuyên về thiêu kết laser chọn lọc (SLS), nóng chảy laser chọn lọc (SLM) và nóng chảy chùm electron chọn lọc (SEBM) trong số các công nghệ in 3D khác.

GỬI CHO CHÚNG TÔI

Hỏi câu hỏi khác?

Nếu bạn không thể tìm thấy câu trả lời cho câu hỏi của bạn trong Câu hỏi thường gặp của chúng tôi, bạn luôn có thể để lại cho chúng tôi một tin nhắn. Chúng tôi sẽ trả lời cho bạn trong thời gian ngắn.

Please enable JavaScript in your browser to complete this form.

ĐỢI CHÚNG TÔI

Bước tiếp theo

01. Chúng tôi sẽ chuẩn bị một đề xuất

Phạm vi yêu cầu, dòng thời gian và APR. Giá sẽ được bao gồm nếu bạn cung cấp cho chúng tôi thông tin chi tiết về một dự án.

02. Thảo luận cùng nhau

Hãy làm quen với việc làm quen và thảo luận về tất cả các biến thể và tùy chọn có thể

03. Cho phép xây dựng bắt đầu

Khi hợp đồng được ký kết và tất cả các mục tiêu được đặt ra, chúng tôi có thể bắt đầu lần chạy nước rút đầu tiên.