用于 3D 打印的最佳 in718 粉末
IN718 粉末是一种镍基超级合金粉末，广泛应用于粉末床熔融和直接能量沉积等快速成型制造工艺。它主要由镍组成，并添加了铬、铁、铌、钼和其他元素。这些元素的组合为最终打印部件带来了超凡的机械强度、耐腐蚀性和耐高温能力。
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目录
IN718 粉末概述
IN718 是一种沉淀硬化型镍基超合金粉末，由于具有良好的强度、耐腐蚀性、可焊性和可加工性，被广泛用于增材制造。本文将详细介绍 IN718 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量化数据。
IN718 粉末的成分
IN718 的成分是
| 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。
IN718 粉末的特性
IN718 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 | 在高达 700°C 的温度下长期使用后仍能保持特性 |
| 耐腐蚀性 | 耐水腐蚀和氧化 |
| 焊接性 | 使用匹配的填充材料可实现出色的焊接性 |
| 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 IN718 能够满足最苛刻的应用要求。
IN718 粉末的 3D 打印参数
印刷 IN718 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、温度管理和后处理要求等因素。
3D 打印 IN718 零件的应用
AM 制造的 IN718 部件用于以下设备：
| 行业 | 组件 |
|---|---|
| 航空航天 | 涡轮叶片、盘等发动机部件 |
| 发电 | 燃烧罐、过渡管道 |
| 石油和天然气 | 井下工具、阀门、泵 |
| 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 |
与锻造的 IN718 相比，其优点包括复杂的几何形状、更短的交货时间和买飞比。
用于 AM 的 IN718 粉末的规格
IN718 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 | 通常 > 4 g/cc |
| 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 |
可提供定制的尺寸分布和严格控制的成分。
IN718 粉末供应商
主要供应商包括
| 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，受质量因素和订单量的影响。
IN718 粉末的处理和储存
作为一种活性材料，IN718 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、空气或极端温度
- 在转移过程中使用正确接地的设备
- 避免灰尘积聚，控制火源
- 建议进行局部通风
- 遵守适用的安全准则
正确的储存和处理可防止成分变化或危害。
检查和测试 IN718 粉末
IN718 粉末批次采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。
IN718 与其他超级合金粉的比较
IN718 与其他合金的比较如下：
| 合金 | 费用 | 可印刷性 | 焊接性 | 实力 |
|---|---|---|---|---|
| IN718 | 低 | 良好 | 优秀 | 中型 |
| IN625 | 中型 | 优秀 | 优秀 | 低 |
| IN792 | 高 | 公平 | 良好 | 优秀 |
| IN939 | 非常高 | 良好 | 有限公司 | 优秀 |
由于性能均衡且成本较低，IN718 在许多应用中都能取代其他镍基超级合金。
用于 3D 打印的 IN718 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 |
| 易于加工成复杂形状 | 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 |
| 可随时从各种供应商处获得 | 印刷后硬度相对较低 |
IN718 能以合理的成本实现高性能的快速成型制造。
有关 IN718 粉末的常见问题
问：什么粒度范围最适合 3D 打印 IN718 合金？
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。也可使用 10 微米以下的细粉。
问：IN718 调幅组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、优化性能和达到尺寸精度。
问：与其他镍超合金相比，IN718 是否更容易进行 3D 打印？
答：是的，IN718 具有出色的可焊性和较低的裂纹敏感性，是较容易通过粉末床熔融技术加工的镍基超级合金之一。
问：哪些行业使用 IN718 合金进行金属 3D 打印？
答：航空航天、发电、石油和天然气、汽车和医疗行业是快速成型 IN718 部件的主要应用领域。
问：哪种材料的特性最接近用于 AM 的 IN718？
答：IN625 合金粉末的可焊性和耐腐蚀性与 IN718 相当，但强度较低。IN792 以较高的强度换取焊接性。
问：IN718 3D 打印部件是否必须进行热等静压？
答：HIP 可消除内部空隙，提高抗疲劳性。非关键应用可能不需要。
问：IN718 在 3D 打印过程中是否需要支撑结构？
答：建议在悬垂部分和桥接部分尽量少用支撑物，以防止变形，并便于印刷后拆除。
问：使用 IN718 粉末印刷时会出现哪些缺陷？
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：IN718 AM 部件的硬度如何？
答：印刷后的硬度通常为 30-35 HRC。后处理（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：IN718 印刷部件的精度如何？
答：经过后处理后，IN718 印刷部件的尺寸公差和表面光洁度可媲美 CNC 加工部件。
增材制造解决方案的领先供应商，总部位于中国青岛。