铬镍铁合金718:增材制造的主力材料

2020年8月11日 瑞秋狩猎

云顶集团App下载的材料科学博客系列文章展示了常用的制造材料, 它们的属性, 以及其他相关特征. 这篇文章着眼于增材制造材料 铬镍铁合金718,探索这种镍基高温合金的性能和常用添加剂的应用.

什么是铬镍铁合金?

铬镍铁合金被认为是一种“高温合金”.“在第二次世界大战之后, 高温合金一词的出现是为了描述一组为延长飞机部件的性能寿命而开发的高性能合金 暴露在极端高温下

铬镍铁合金718部分
这是为航空航天OEM制造的燃烧内衬是用铬镍铁合金718添加制造的.

合金是一种金属的混合物,结合起来,以实现金属特性的超级混合, 如强度和耐腐蚀性. 高温合金——也被称为高性能合金, 耐热合金, 或者高温合金——是一些行业的主要材料,如航空航天, 石化, 赛车, 石油和天然气.

铬镍铁合金718, 哪一个在1965年大规模生产, 是一个著名的, 增材制造工业的主要原料镍铬. 沸腾了 卡诺循环或最有效的热机循环,更热的燃烧导致能源效率. 能源效率的结果是燃料效率.

这就是为什么像铬镍铁合金718这样的高温合金对于高效和经济的设计是如此重要. 它们在极端环境中的稳定性和耐腐蚀能力, 蠕变, 和热冲击, 让他们成为 航空航天工业

合金表
这张图表显示了高性能材料的比强度. 图像由激光啁啾提供.com

这种镍铬钼高温合金用于涡轮叶片的热截面部件, 管道系统, 还有发动机排气系统. 事实上,飞机和火箭发动机中50%的材料是镍基高温合金.

铬镍铁合金718和类似的合金也被发现用于非飞机和火箭的应用. 化工和石化工厂(船舶), 泵, 阀门, 管道), 发电厂(工业燃气轮机), 潜艇(螺旋桨叶片, 快速断开配件, 辅助推进汽车), 核反应堆(热交换管, 配件), 石油和天然气工业(井下管柱, 水源的硬件, 喇叭声)有助于 铬镍铁合金718的制造和生产用途.

低温应用也使用铬镍铁合金718,因为它的 在极低温度下承受脆性断裂的能力.

铬镍铁合金和. 钛与. 钢

如上图所示, 在右边, 在苛刻的温度环境下,像铬镍铁合金718这样的镍基合金是比钛或钢更合适的候选材料. 镍基合金中的氧化保护层进一步提高了机械性能. 下表列出了铬镍铁合金718、不锈钢和钛的性能. 更多关于proolabs所有材料的详细信息,请访问云顶集团App下载材料比较指南.

 

添加剂inconel 718的性能

条件

众信

0.2%的收益率 

延伸率(%)

硬度(HRC)

出厂时(ASTM F3055) 140年ksi 95年ksi 35 31
溶液处理及老化(AMS 5662) 207年ksi 175年ksi 18 46
治疗及年龄(AMS 5664) 208年ksi 170年ksi 21 45

 

17- 4ph不锈钢添加剂的性能

条件

众信

0.2%的收益率  

延伸率(%)

硬度(HRC)

溶液处理+ H900 (AMS 5604) 195年ksi 175年ksi 10 42

 

316l不锈钢添加剂的性能

条件

众信 

0.2%的收益率 

延伸率(%)

硬度(HRC)

应力消除(ASTM F3184) 92年ksi 70年ksi 60 95

 

添加剂钛/ ti6al - 4v的性能

条件

众信

0.2%的收益率 

延伸率(%)

硬度(HRC)

缓解压力(AMS 2801) 180年ksi 165年ksi 8 42
减压(PRLB) 143年ksi 127年ksi 14 35

增材制造在哪里

用非增材铬镍铁合金获得理想的设计是一个挑战. 即, 当使用传统的制造方法时,部件性能会受到影响,因为它们会影响机械性能属性,如高温腐蚀和抗蠕变. 退火步骤也需要在任何加工、锻造或焊接过程的开始. 在铬镍铁合金718的增材制造中,力学性能没有受到影响, ,甚至可以 超过铸造或锻造部件的性能.

航空航天工业,等等 通用航空该公司已经在生产飞机喷气发动机的增材部件. 设计自由, 减少一部分, 当燃油和成本节约最终实现时,供应链的效率使增材制造的航空零部件成为人们关注的焦点.

2017年的一篇论文 在材料科学与工程的物理研究所(IOP)会议上提出, 据报道,一些添加剂高温合金的低温应用也在使用添加剂制造. 管和贝壳, 低温悬挂和支持系统, 叶轮或泵的结构, 阀是, 冷却管, 热管, 保温设计, 热交换器, 高孔隙率系统中的气体储存都非常适合于需要高强度高温合金的应用,这些高温合金的温度范围可以从低温(-460华氏度)到1摄氏度,400华氏度.

粉末金属的发展, 再加上工业级金属3D打印机器的进步, 是否已经在许多行业内推进了讨论,以解锁增材制造高温合金的好处. 零件开发的能力是, 事实上, 对于任何想要制造因科内尔718零件的人来说都是一个现实.

在Protolabs, 云顶集团App下载提供的铬镍铁合金718作为一种可选择的添加剂材料,可建立多达31个部分体积. 5英寸x15英寸.7 in. x 19.7 in. (800mm x 398mm x 500mm). 在云顶集团App下载的产品阵容中引入了GE添加剂X生产线2000R, 云顶集团App下载正在为工业行业依赖单一供应商提供大型添加剂铬镍铁合金718零件铺平道路.

此外, 可以进行提高因科镍铁合金力学性能的热处理选择. 众多热处理选项之一包括热等静压(HIP)。, 哪些还可以通过增加密度和减少零件内部的气孔来改善机械性能.

proolabs的增材生产能力

3 d打印技术

  • 构建容量为31.5英寸x15英寸.7 in. x 19.7 in.
  • 部分分辨率选项从20微米到60微米
  • 从0开始的最小特征大小选项.030 in. 降至0.015 in.

Post-Machining

  • 3、5轴铣削
  • 电火花
  • 攻和铰孔

粉分析 & 材料

  • 可追溯性
  • 化学
  • 粒度和分布分析
  • 机械测试优惠券

机械测试

  • 抗拉
  • 洛氏硬度
  • 乏力
  • 振动

热处理

  • 缓解压力
  • 热等静压(HIP)
  • 固溶退火
  • 老化

质量检查 & 报告

  • 膨胀报告尺寸检查
  • 根据AS9102第一件检验(FAI)
  • 三坐标测量仪、光学和CT扫描
  • x射线
  • 表面粗糙度

材料的选择

  • 铬镍铁合金718
  • 铝/ ALSi10Mg
  • 钴铬合金
  • 不锈钢17-4 PH
  • 不锈钢316 l
  • 钛/ Ti 6AL-4V
  • 铜/ CuNi2SiCr

瑞秋狩猎是proolabs公司3D打印的市场经理. proolabs的前客户, 她曾在医疗设备行业担任工程和营销职位. 亨特与全球终端客户和制造供应商合作,将手术设备商业化. 她的成绩是B.S. 他在北卡罗来纳州立大学(North Carolina State University)获得生物医学工程学位,并在杜克大学(Duke University)获得工程管理硕士学位.