用于 3D 打印的最佳 inconel 718 粉末
Inconel 718 粉末 (IN718) 是一种著名的镍基超合金粉末，广泛应用于高附加值工程领域，如航空航天领域的喷气发动机、核电站的蒸汽发生器以及国防和海洋领域。
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铬镍铁合金 718 粉末概述
Inconel 718 是一种可沉淀硬化的镍基超合金粉末，广泛用于航空航天、石油天然气、发电和汽车行业的增材制造。本文将详细介绍 Inconel 718 粉末。
涵盖的主要方面包括成分、特性、AM 印刷参数、应用、规格、供应商、处理、检查方法、与替代品的比较、优缺点和常见问题。表格以易于参考的格式呈现信息。
铬镍铁合金 718 粉末的成分
铬镍铁合金 718 的成分为
| 要素 | 重量 % | 目的 |
|---|---|---|
| 镍 | 50 – 55 | 主矩阵元素 |
| 铬 | 17 – 21 | 抗氧化性 |
| 铁 | 平衡 | 固溶强化剂 |
| 铌 | 4.75 – 5.5 | 沉淀硬化 |
| 钼 | 2.8 – 3.3 | 固体溶液强化 |
| 钛 | 0.65 – 1.15 | 硬质合金成形器 |
| 铝质 | 0.2 – 0.8 | 沉淀硬化 |
| 碳 | 0.08 最大值 | 硬质合金成形器 |
此外，还添加了微量的钴、硼、铜和镁，以增强其特性。
铬镍铁合金 718 粉末的特性
铬镍铁合金 718 的主要特性包括
| 物业 | 说明 |
|---|---|
| 高强度 | 拉伸强度 1050 - 1350 兆帕 |
| 相位稳定性 | 长时间使用后仍能保持强度，最高温度可达 700°C |
| 耐腐蚀性 | 耐水腐蚀和氧化 |
| 焊接性 | 可与匹配的填充物随时焊接 |
| 可制造性 | 易于成型和加工 |
| 抗蠕变性 | 高温应力断裂强度高 |
这些特性使铬镍铁合金 718 适用于最苛刻的应用。
铬镍铁合金 718 粉末的 AM 印刷参数
印刷铬镍铁合金 718 粉末的典型参数包括
| 参数 | 典型值 | 目的 |
|---|---|---|
| 层高 | 20 - 50 μm | 平衡速度和分辨率 |
| 激光功率 | 195 - 350 W | 充分熔化而不蒸发 |
| 扫描速度 | 700 - 1300 毫米/秒 | 密度与建造率 |
| 舱口间距 | 80 - 160 μm | 机械性能 |
| 支持结构 | 最低限度 | 轻松移除 |
| 热等静压 | 1120°C，100 兆帕，3 小时 | 消除内部空隙 |
参数取决于构建几何形状、温度管理和后处理需求等因素。
3D 打印铬镍铁合金 718 零件的应用
AM 生产的铬镍铁合金 718 部件可用于：
| 行业 | 组件 |
|---|---|
| 航空航天 | 涡轮叶片、盘、热段部件 |
| 石油和天然气 | 井下工具、阀门、泵 |
| 发电 | 燃烧罐、过渡管道 |
| 汽车 | 涡轮增压器轮毂、排气阀 |
| 医疗 | 整形外科植入物、手术工具 |
与锻造零件相比，它的优点包括复杂的几何形状和更低的购买飞行比。
AM 用铬镍铁合金 718 粉末的规格
Inconel 718 粉末必须符合以下 3D 打印规格：
| 参数 | 规格 |
|---|---|
| 粒度范围 | 10 - 45 μm |
| 粒子形状 | 球形形态 |
| 表观密度 | > 4 克/立方厘米 |
| 水龙头密度 | > 6 克/立方厘米 |
| 霍尔流量 | > 23 秒（50 克 |
| 纯净 | >99.9% |
| 氧气含量 | <100 ppm |
可定制尺寸分布和受控成分。
铬镍铁合金 718 粉末供应商
著名的铬镍铁合金 718 粉末供应商包括
| 供应商 | 地点 |
|---|---|
| 普莱克斯 | 美国 |
| 卡彭特粉末产品 | 美国 |
| 山特维克鹗 | 英国 |
| LPW 技术 | 英国 |
| Erasteel | 法国 |
| AP&C | 加拿大 |
价格从 $50/kg 到 $150/kg 不等，受质量和订单数量的影响。
铬镍铁合金 718 粉末的处理和储存
作为一种反应性材料，铬镍铁合金 718 粉末需要控制处理：
- 将密封容器存放在阴凉、干燥的惰性环境中
- 防止接触湿气、空气和极端温度
- 在转移过程中使用正确接地的设备
- 避免灰尘积聚和火源
- 建议进行局部通风
- 遵守适用的安全准则
正确的储存/处理可防止成分变化或危害。
检验和测试铬镍铁合金 718 粉末
英科乃尔 718 粉末批次使用以下方法进行验证：
| 方法 | 测试参数 |
|---|---|
| 筛分分析 | 粒径分布 |
| 扫描电子显微镜成像 | 颗粒形态 |
| EDX | 化学和成分 |
| XRD | 存在的阶段 |
| Pycnometry | 密度 |
| 霍尔流量 | 粉末流动性 |
根据 ASTM 标准进行测试，确保批次间质量的一致性。
铬镍铁合金 718 与其他超级合金粉的比较
与其他合金相比，铬镍铁合金 718 具有以下优点
| 合金 | 费用 | 可印刷性 | 焊接性 | 实力 |
|---|---|---|---|---|
| 铬镍铁合金 718 | 低 | 良好 | 优秀 | 中型 |
| 铬镍铁合金 625 | 中型 | 优秀 | 优秀 | 低 |
| 铬镍铁合金 939 | 非常高 | 公平 | 有限公司 | 优秀 |
| 海恩斯 282 | 高 | 良好 | 有限公司 | 优秀 |
由于性能均衡且成本较低，Inconel 718 在许多应用中都优于其他镍超合金。
用于 AM 的铬镍铁合金 718 粉末的优缺点
| 优点 | 缺点 |
|---|---|
| 经证实的 AM 材料资质 | 高温强度低于某些合金 |
| 出色的焊接性和机加工性能 | 印刷过程中容易出现凝固裂纹 |
| 易于打印成复杂形状 | 需要在受控气氛下处理 |
| 与异种超级合金相比具有成本优势 | 通常需要大量的后期处理 |
| 可从一系列供应商处购买 | 印刷后硬度相对较低 |
Inconel 718 能以合理的成本实现高性能 AM。
有关铬镍铁合金 718 粉末的常见问题
问：什么粒度范围最适合印制铬镍铁合金 718？
答：15-45 微米的范围提供了流动性、高分辨率和高密度零件的最佳组合。
问：Inconel 718 AM 零件通常需要哪些后处理？
答：通常需要进行热等静压、热处理和机加工，以消除空隙、优化性能和实现公差。
问：Inconel 718 是否比其他镍超合金更容易进行 3D 打印？
答：是的，Inconel 718 具有出色的可焊性和较低的裂纹敏感性，是较容易通过 AM 加工的镍基超级合金之一。
问：哪些行业使用 Inconel 718 合金进行金属 3D 打印？
答：航空航天、石油和天然气、发电、汽车和医疗行业是受益于增材制造 Inconel 718 的主要应用领域。
问：3D 打印时，Inconel 718 是否需要支撑？
答：建议在悬垂部分和桥接部分采用最小支撑，以防止变形，并便于印刷后拆除。
问：印刷铬镍铁合金 718 粉末时会出现哪些缺陷？
答：潜在缺陷包括开裂、气孔、变形、不完全融合和表面粗糙。大多数缺陷都可以通过优化参数来避免。
问：Inconel 718 AM 部件的硬度如何？
答：印刷后的硬度通常为 30-35 HRC。后期处理（如时效处理）可将硬度提高到 40-50 HRC，以获得更高的耐磨性。
问：铬镍铁合金 718 印刷部件的精度如何？
答：经过后处理，可获得与 CNC 机加工部件相当的尺寸公差和表面光洁度。
问：Inconel 718 3D 打印部件是否必须进行热等静压？
答：HIP 可消除内部空隙，提高疲劳寿命。非关键应用可能不需要。
问：哪种合金粉末的性能最接近用于 AM 的铬镍铁合金 718？
答：铬镍铁合金 625 的耐腐蚀性和可焊性与 718 相当，但强度较低。铬镍铁合金 939 则以较高的强度换取焊接性。
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