Er det velegnet at bruge nikkelbaserede legeringer til 3D -udskrivning i industriel fremstilling?

De materielle egenskaber ved nikkel - -baserede legeringer inkluderer deres "naturlige fordel" ved at være i stand til at arbejde godt ved høje temperaturer.
Nickel - -baserede legeringer (sådan inkonel 625, Inconel 718, Hastelloy X og andre) kan forblive stærk og modstå oxidation og korrosion ved temperaturer mellem 650 og 1000 grader Celsius. De største fordele ved deres kerne er vist i:
Stabilitet ved høje temperaturer: Når chrom (CR), molybdæn (MO), niobium (NB) og andre metaller tilsættes til nikkel - -baserede legeringer, skaber de en tyk oxidfilm, der kan beskytte mod oxidation og korrosion ved høje temperaturer. F.eks. Har Inconel 718 en trækstyrke på 1100 MPa ved 650 grader, hvilket er langt højere end for typiske aluminiums- og titanlegeringer.
Krybmodstand og træthedspræstation: nikkel - Baserede legeringer kan forblive stabile under lang - term højt - temperaturbelastning på grund af nedbørsstyrkemekanismen for 'fasen (ni3 (al, ti)) og' 'fase (ni3nb). Træthedens levetid på turbinedisken i flysmotoren er mere end 20% længere efter at have været lavet med Inconel 718 3 D -udskrivning end med typiske smedede dele.
Kemisk stabilitet: Nikkel - Baserede legeringer er meget resistente over for ætsende stoffer som havvand og sure gasser. De bruges meget i maritimteknik og kemisk udstyr.
Nickel - -baserede legeringer er gode til 3D -udskrivning High - temperaturdele på grund af disse kvaliteter. Dette gælder især for at fremstille komplicerede strukturer, der er svære at gøre med traditionelle metoder, som viser, hvor nyttige de er endnu mere.
Procestilpasningsevne: "Teknisk resonans" mellem 3D -udskrivning og nikkel - Baserede legeringer
Nøgelsesteknologier inklusive materialestrømbarhed, termisk stresskontrol og mikrostrukturoptimering er nødvendig for 3D -udskrivning af nikkel - -baserede legeringer. Den nuværende mainstream -procedure har nået et modenhedsniveau i sine anvendelser:
Laserpulverbedsmeltning (l - pbf):
Fordel ved processen: En masse energi i en lille rumlaser kan helt smelte nikkel - baseret legeringspulver, hvilket gør dele med en densitet på mere end 99,5%. F.eks. Fremstiller Hunan Huashu High Tech Aerospace Structural Components ved hjælp af L - PBF -trykt nikkel - baseret høj - temperaturlegering Honeycomb Grid Wings, der er 750 × 195 × 1035 mm i størrelse og 100 μm tyk.
Kontrol af mikrostruktur: Du kan få den bedste kornorientering og nedbørsfasefordeling ved at ændre laserkraften og scanningshastigheden, blandt andet. Ved hjælp af L - PBF har AVIC MAITE -additivteknologi trykt dele til In718 Quadcopter Drone. Efter varmebehandling er størrelsen på '' -fasen den samme overalt, og trækstyrken er 1300 MPa.
3DP: Sprøjtning af lim
Balance mellem omkostninger og effektivitet: 3DP -metoden bruger et bindemiddel til selektivt at binde metalpulvere. Derefter er pulverne affedt og sintret for at få det endelige produkt. Dette gør det godt for store - skalaproduktion. Ved hjælp af 3DP -teknologi udskriver Exone industrielle dele lavet af nikkel - -baserede legeringer. Dette sparer 40% sammenlignet med L - PBF og gør overfladen ruhed (RA mindre end eller lig med 6,3 μm) opfylder behovene for fungerende dele.
Brugshastighed af materialer: 3DP -teknikken gendanner mere end 95% af pulveret, hvilket skærer ned på materialeaffald med meget. Shanghai Aerospace Technology Research Institute anvender for eksempel 3DP -trykt cobaltchromlegeringsfly -motorhuller, der reducerer materialeomkostningerne med 30% sammenlignet med traditionel casting. En almindelig brugssag går fra "laboratorium" til "skala".
Nickel - baseret legering 3D -udskrivning er blevet brugt i en betydelig skala i mange høje - End Industrial Industries. Det er værd at være vist i bedre ydeevne, kortere cyklustider og mere designfrihed.
Aerospace: Dele til turbiner: nikkel - Baseret legeringsturbinblade trykt med l - PBF bruges af Guangzhou Sailong Additive Manufacturing. Ved at forbedre designet af kølekanalerne på indersiden stiger køleeffektiviteten med 15%, og knivets levetid stiger med 30%.
En del af den varme endestruktur: NASA anvender et forbrændingskammer lavet af grcop - 84 kobbernikkellegering trykt af L-PBF. Denne legering kan håndtere høje temperaturer, hvilket hjælper med at drive kammeret arbejde støt ved 1200 grader.
Energiværktøjer:
NASA HR - 1 nuklear termisk fremdriftsrum blev foretaget ved AVIC MAITE -additivteknologi under anvendelse af LP - DED (Laser Directed Energy Deposition) -processen. Det har et gradientovergangsdesign af nikkelbaseret legering og zirkoniumlegering, der kan håndtere meget høje strålingsniveauer.
Gasturbin: Siemens Energy kombinerer 20 typiske dele i en ved hjælp af 3D -trykt nikkel - baseret legeringsbrænderdyser. Dette nedskærer samlingstid med 80% og NOX -emissioner med 20%.
Oceanografisk teknik:
Ventil til dybhavet: 316L rustfrit stål og nikkel - baseret legering bruges til at få ventilen til at vare længere i høj - tryk havvand. Den sammensatte 3D -udskrivningsteknik gør den sidste 15 år i stedet for 5.
Økonomisk analyse: Fra "høje omkostninger" til "hele livscyklusoptimering"
Nickel - baseret legeringspulver er temmelig dyrt (ca. 500–2000/kg), men 3D -udskrivning gør store økonomiske fremskridt på følgende måder:
Omkostningsbesparelser gennem designoptimering: Brug af topologioptimeringsstruktur kan skære ned på materialebrug med 30% til 50%. For eksempel lavede Platinum en beslag ud af nikkel - baseret legering for en bestemt type drone, der er 45% lettere og 20% ​​stivere takket være en biomimetisk gitterstruktur.
Gør F & U -cyklus kortere: Det tager normalt 12 til 18 måneder at lave et nyt turbineblad, men 3D -udskrivning og digitale tvillingteknologier kan skære den tid ned til 3 til 6 måneder. Xi'an Bolite lavede en titanium - aluminiumslegeringsturbinedisk til et luftfartsmotorfirma, der kun tog 45 dage at komme fra design til test.
Sænk omkostningerne ved at holde reservedele til rådighed: 3D -udskrivning gør "på - efterspørgselsfremstilling" mulig og skærer ned på reservedele -inventar. Boeing er begyndt at bruge 3D -trykt nikkel - baseret legeringsbrændstofdyser, der reducerede lageromkostningerne med 60% og leveringstider fra 12 uger til 1 uge.