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AerMet100 不锈钢粉末是一种高性能合金粉末,专为需要高强度和抗疲劳性的快速成型制造应用而设计。这种材料的一些主要特点包括
- 高强度和硬度 - AerMet100 具有出色的强度,抗拉强度超过 200 ksi,硬度范围为 30-36 HRC。
- 良好的延展性--尽管 AerMet100 的强度很高,但其延展性和抗冲击性仍然不错。伸长值超过 10%。
- 卓越的抗疲劳性 - AerMet100 的疲劳极限非常高,约为 50% 的抗拉强度。这使得暴露在循环应力下的部件经久耐用。
- 抗蠕变性 - AerMet100 可在高达 700°C 的高温下抵抗负载变形,因此适用于高温环境。
- 耐腐蚀 - 不锈钢成分具有耐腐蚀和抗氧化性,可在恶劣环境中使用。
- 可焊性 - 碳含量低,可采用标准熔焊方法实现良好的可焊性。
- 成本效益 - AerMet100 比其他具有类似性能的异种合金更经济实惠。
AerMet100 具有优异的平衡特性,因此适用于航空航天、石油天然气、汽车和工业领域的苛刻应用。用 AerMet100 粉末制成的部件在工作负荷下具有高强度重量比、耐用性和可靠性。
AerMet100 不锈钢粉末成分
AerMet100 的成分为马氏体不锈钢,添加了钴、镍和钼以提高强度和硬度。标称成分如下:
要素 | 重量 % |
---|---|
铁(Fe) | 平衡 |
铬 (Cr) | 15.0 – 17.0 |
镍 (Ni) | 7.0 – 10.0 |
钴(Co) | 8.0 – 10.0 |
钼(Mo) | 4.0 – 5.0 |
锰 (Mn) | < 1.0 |
硅 (Si) | < 1.0 |
碳 (C) | < 0.03 |
主要合金元素及其影响如下:
- 铬 - 耐腐蚀和抗氧化
- 镍 - 提高韧性和延展性
- 钴 - 固溶强化剂,提高强度
- 钼 - 固溶强化剂,提高强度和抗蠕变性
- 锰和硅 - 脱氧剂可提高粉末的可制造性
- 碳 - 保持较低水平,以获得更好的焊接性
这些元素的结合赋予了 AerMet100 不锈钢独特的性能。
AerMet100 不锈钢粉末特性
AerMet100 在原始 AM 和热处理条件下具有以下物理和机械性能:
物业 | 竣工图 | 热处理 |
---|---|---|
密度 | 7.9 克/立方厘米 | 7.9 克/立方厘米 |
孔隙率 | < 1% | < 1% |
表面粗糙度 (Ra) | 15-25 μm | 15-25 μm |
硬度 | 30-35 HRC | 34-38 HRC |
拉伸强度 | 170-190 ksi | 190-220 ksi |
屈服强度(0.2% 偏移) | 160-180 ksi | 180-210 ksi |
伸长率 | 8-13% | 10-15% |
减少面积 | 15-25% | 15-25% |
弹性模量 | 27-30 Msi | 29-32 Msi |
热膨胀系数(70-400°C) | 11-12 μm/m°C | 11-12 μm/m°C |
电导率 | 25-30% IACS | 25-30% IACS |
这些特性使 AerMet100 适用于高强度结构部件、航空紧固件、井下工具、阀门和泵以及其他抗疲劳性要求极高的关键部件。
AerMet100 不锈钢粉末应用
AerMet100 的独特性能使其成为以下应用的最佳选择:
航空航天
- 结构托架、支架、机身部件
- 起落架部件、机翼部件、尾翼
- 发动机悬置、排气部件
- 涡轮叶片、叶轮、压缩机部件
- 高强度紧固件、螺栓、螺母、铆钉
石油和天然气
- 井下钻具和部件
- 井口部件、阀门、泵
- 压力容器、管件
- 海底/海上结构件
汽车
- 发电组件
- 传动系统部件,如齿轮、轴
- 结构支架、底盘部件
- 高性能赛车组件
工业
- 易磨损和撞击的机器人部件
- 模具和工具
- 阀门和泵等流体处理部件
- 其他高循环负载部件
AerMet100 具有出色的疲劳强度,是传统钛合金或镍合金部件的理想替代品。高硬度也提供了良好的耐磨性。
AerMet100 不锈钢粉规格
AerMet100 粉末产品符合以下规格:
规格 | 等级/合金 |
---|---|
AMS 7245 | AerMet100 |
ASTM F3056 | 合金规格 23A |
DIN 17224 标准 | X3NiCoMoAl 15-7-3 |
AM 加工的典型尺寸分布为
颗粒大小 | 分发 |
---|---|
15-53 μm | 98% |
<106 μm | 99% |
化学成分必须符合 AerMet100 合金 AMS 7245 规范中规定的 Cr、Ni、Co、Mo、C 等元素的允许范围。
机械性能应达到或超过 AMS 7245 中规定的硬度、抗拉强度、屈服强度、伸长率和面积缩减的最小值。
非破坏性检测(如染料渗透或磁粉检测)应无重大缺陷或瑕疵。粉末应具有良好的流动性,不结块。
AerMet100 不锈钢粉供应商和定价
AerMet100 粉末可从以下主要供应商处购买:
供应商 | 产品名称 | 每公斤价格范围 |
---|---|---|
木匠添加剂 | CarTech AerMet100 | $85-110 |
赫加纳斯 | 数字金属 DM100 | $90-120 |
普莱克斯 | TRU100 | $80-100 |
山特维克鹗 | Osprey Met 100 | $75-95 |
价格因订购量、批量大小、地区经销商和其他折扣而异。较小的研究用量可能比大批量生产的成本要高。
储存和处理
为保持 AM 用 AerMet100 粉末的质量,需遵守以下储存和处理准则:
- 将密封容器存放在阴凉、干燥的地方,远离湿气和污染源
- 避免将粉末长时间暴露在高湿度环境中(>60% RH)
- 在拆封容器之前,让粉末平衡至室温,以防止凝结
- 尽可能在氧气含量低的惰性环境中倾倒和转移粉末
- 使用由兼容材料制成的粉末处理设备和配件,以防止污染
- 将粉末的重复使用次数限制在最多 2-3 次,以防止性能退化
- 对使用过的粉末进行检测,确保其仍然符合再利用的所有规格要求
正确储存和小心处理是防止粉末氧化、污染或流动性改变的关键。
安全信息
- 处理粉末时要穿戴个人防护设备--手套、呼吸面罩、护目镜
- 避免皮肤接触,以防可能的过敏反应
- 防止长时间吸入细小粉末
- 确保加工时有足够的通风和集尘装置
- 使用不产生火花的工具分配和处理粉末
- 粉末处理建议使用惰性气体保护
- 遵守所有适用的安全数据表 (SDS) 指南
- 根据当地法规进行处置,并确保密封
AerMet100 合金粉末一般不属于危险材料,但建议在储存、处理和加工过程中遵循基本的安全规范。
检查和测试
为确保 AerMet100 粉末符合规格要求,可采用以下检查和测试程序:
测试方法 | 已验证的属性 |
---|---|
目视检查 | 粉末流动性、污染 |
扫描电子显微镜 | 粒度分布和形态 |
能量色散 X 射线光谱 | 合金化学、污染 |
X 射线衍射 | 存在的阶段、污染 |
霍尔流量计 | 粉末流速 |
表观密度 | 粉末堆积密度 |
水龙头密度测试 | 粉末流动性 |
筛分分析 | 粒度分布符合 ASTM B214 标准 |
化学分析 | 根据 AMS 7245,氧化物的成分 |
密度测定 | 粉末密度与 AMS 7245 的对比 |
根据 AMS 7245 对印制试样进行机械测试,以验证最终部件的性能是否符合要求。测试方法包括硬度、拉伸、夏比冲击、高循环疲劳、低循环疲劳、蠕变断裂、断裂韧性、腐蚀等。
AerMet100 不锈钢粉末与类似材料的比较
AerMet100 与其他高强度马氏体不锈钢的比较如下:
合金 | 实力 | 延展性 | 焊接性 | 费用 |
---|---|---|---|---|
AerMet100 | 非常高 | 中度 | 公平 | 中度 |
17-4PH | 高 | 低 | 贫穷 | 低 |
自定义 465 | 非常高 | 低 | 贫穷 | 高 |
316L | 中度 | 高 | 优秀 | 低 |
铬镍铁合金 718 | 高 | 高 | 中度 | 非常高 |
AerMet100 的优势:
- 强度高于 17-4PH 和 316L
- 延展性优于 Custom 465,抗冲击性更强
- 比沉淀硬化合金更易焊接
- 成本低于铬镍铁合金 718
AerMet100 的局限性:
- 延展性/断裂韧性低于奥氏体 316L
- 焊接性不如 316L
- 成本高于 17-4PH 或 316L
- 在峰值老化状态下,强度低于 Custom 465
总之,AerMet100 是强度、延展性、可焊性和成本的最佳组合,适用于 AM 工艺制造的高性能零件。
常见问题
问:AerMet100 合金的主要优点是什么?
答:AerMet100 的主要优点是强度高、硬度高、延展性好、抗疲劳性、抗蠕变性、抗腐蚀性极佳,而且成本适中。这使其非常适合于关键的 AM 应用。
问:AerMet100 采用什么热处理方式?
答:典型的热处理方法是在 1040-1080°C 下固溶 1-2 小时,然后空冷或炉冷至室温,再在 480°C 下时效硬化 4 小时,以达到最佳强度和硬度。
问:连接 AerMet100 部件可采用哪些焊接方法?
答:对于 AerMet100,建议采用 GTAW、GMAW 和 PAW 等熔融焊接方法,以避免出现裂纹并尽量减少变形。此外,还建议采用低热输入和强化焊缝的方法。钎焊也能产生良好的接缝。
问:AerMet100 与用于 AM 的马氏体时效钢相比如何?
答:与 18Ni300 或 18Ni350 等马氏体时效钢相比,AerMet100 的延展性更高,但强度稍低。马氏体时效钢的焊接性较差。AerMet100 是马氏体时效钢的低成本替代品。
问:AerMet100 可以在 AM 加工后进行机械加工吗?
答:可以,AerMet100 可以在 AM 之后进行加工,但必须注意加工硬化效应。建议使用低切削力、硬质合金工具和足够的冷却液。大量加工后可能需要退火。
问:AerMet100 粉末的最佳粒度范围是多少?
答:AM 的推荐粒度范围为 15-45 μm。更细的粉末可提高分辨率,但会对流动性产生负面影响。超过 53 μm 的较粗粉末会造成打印缺陷。典型的最佳范围是 25-35 微米。
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