铬镍铁合金718:增材制造的主力材料
我们的材料科学系列博客文章展示了常用的制造材料，它们的性能和其他相关特性。这篇文章着眼于增材制造材料铬镍铁合金718，探讨了这种镍基高温合金的性能和常用添加剂的应用。
铬镍铁合金是什么?
铬镍铁合金被认为是“高温合金”。第二次世界大战结束后，出现了“高温合金”一词，用来描述一组高性能合金，这些合金是为了延长飞机部件的性能寿命而开发的暴露在极端高温下．
这种镍铬钼高温合金用于涡轮叶片、管道系统和发动机排气系统的热截面部件。事实上，飞机和火箭发动机中50%的材料都是镍基高温合金。
铬镍铁合金718和类似的合金也被发现在非飞机和火箭应用。化学和石化工厂(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，辅助推进电机)，核反应堆(热交换管，配件)，以及石油和天然气工业(井下管，井口硬件，火炬臂)铬镍铁合金718的制造和生产使用．
低温应用也使用铬镍铁合金718，因为它能够在极低温度下承受脆性断裂．
铬镍合金，钛，钢
如上图所示，在恶劣的温度环境中，镍基合金如Inconel 718可以成为钛或钢的合适候选材料。镍基合金中氧化保护层进一步提高了力学性能。Inconel 718、不锈钢和钛的性能如下表所示。更多关于Protolabs材料的细节可以在我们的网站上找到材料比较指南．
添加剂铬镍铁合金718的性能
条件 |
众信 |
0.2%的收益率 |
延伸率(%) |
硬度(HRC) |
|---|---|---|---|---|
| 按原样建造(ASTM F3055) | 140年ksi | 95年ksi | 35 | 31 |
| 溶液处理及年龄(AMS 5662) | 207年ksi | 175年ksi | 18 | 46 |
| 溶液处理及年龄(AMS 5664) | 208年ksi | 170年ksi | 21 | 45 |
添加剂17- 4ph不锈钢的性能
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 |
添加剂316l不锈钢的性能
条件 |
众信 |
0.2%的收益率 |
延伸率(%) |
硬度(HRC) |
|---|---|---|---|---|
| 应力缓解(ASTM F3184) | 92年ksi | 70年ksi | 60 | 95 |
添加剂钛/Ti6 AL-4V的性能
条件 |
众信 |
0.2%的收益率 |
延伸率(%) |
硬度(HRC) |
|---|---|---|---|---|
| 纾解压力(AMS 2801) | 180年ksi | 165年ksi | 8 | 42 |
| 减压(PRLB) | 143年ksi | 127年ksi | 14 | 35 |
增材制造在图景中的位置
使用非添加剂铬镍铁合金获得理想的设计可能具有挑战性。也就是说，当使用传统的制造方法时，部件性能可能会受到影响，因为它们会影响机械性能属性，如高温腐蚀和抗蠕变性能。在任何机械加工、锻造或焊接工艺的开始都需要退火步骤。铬镍铁合金718的增材制造表明，机械性能没有牺牲，甚至可以超过铸件或锻件的性能．
的航空航天工业，以及类似的通用航空美国已经在为飞机喷气发动机生产增材制造部件。当最终实现燃料和成本节约时，设计自由、零件减少和供应链效率使增材制造的航空航天部件成为人们关注的焦点。
2017年的一篇论文在物理研究所(IOP)材料科学与工程会议上发表的报告称，几种添加剂高温合金低温应用也在使用增材制造。管和壳，低温悬浮和支撑系统，叶轮或泵的结构，阀杆，冷却管，热管，保温设计，热交换器，高孔隙度系统中的气体存储都非常适合要求高强度高温合金的应用，温度范围从低温(-460华氏度)到1400华氏度。
粉末金属的发展，加上工业级金属3D打印机的进步，促进了许多行业内的对话，以释放增材制造高温合金的好处。事实上，对于任何想要从英科乃尔718制造零件的人来说，开发零件的能力都是现实的。
在Protolabs，我们提供铬镍铁合金718作为添加剂材料，可用于制造高达31个的零件体积。5英寸x15.7英寸。X 19.7英寸。(800毫米x 398毫米x 500毫米)。随着GE添加剂X线2000R机器在我们的产品阵容中的引入，我们正在为工业依赖单一供应商提供大型添加剂铬镍铁合金718部件铺平道路。
此外，热处理选项，提高铬镍铁合金的机械性能可以执行。许多热处理选择之一包括热等静压(HIP)，它也可以通过增加零件内部的密度和减少孔隙率来改善机械性能。
| Protolabs的增材生产能力 |
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3 d打印技术
Post-Machining
粉末分析与材料
机械测试
热处理
质量检查和报告
材料的选择
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瑞秋·亨特(Rachel Hunt)是Protolabs公司3D打印业务的营销经理。她曾是Protolabs的客户，曾在医疗器械行业担任工程和营销职位。亨特在全球范围内与终端用户和制造供应商合作，将手术设备商业化。她持有北卡罗莱纳州立大学生物医学工程学士学位和杜克大学工程管理硕士学位。