ขาวสับเพลิงที่มีฐานนิกเกิลสําหรับการพิมพ์ 3 มิติและการผลิตสารเสริมในอุปกรณ์อากาศและอุปกรณ์อุณหภูมิสูง

1. การนําเสนอ

ซุปเปอร์ลอยส์ที่มีฐานของนิกเกิลเป็นวัสดุที่สําคัญสําหรับการใช้งานที่มีประสิทธิภาพสูงในเครื่องบินอากาศ, การผลิตพลังงานและอุตสาหกรรมทูไบน์ก๊าซ เนื่องจากความแข็งแรงที่สูงสุดของพวกเขาความต้านทานต่อการออกซิเดนการผลิตสารเสริม (AM) หรือการพิมพ์ 3 มิติ ทําให้สามารถผลิตองค์ประกอบที่ซับซ้อน น้ําหนักเบา และมีประสิทธิภาพสูง ด้วยการลดเวลานําและการเสียววัสดุ

คู่มือนี้ให้ภาพรวมอย่างละเอียดเกี่ยวกับ:

• สารผสมสูงที่มีฐานของนิกเคิลที่ใช้ใน AM

• วิธีการผลิตผง

• กระบวนการพิมพ์ 3 มิติ

• ความต้องการหลังการแปรรูป

• การใช้งานด้านอากาศและอุตสาหกรรม

2สารสับสนุนที่ใช้ใน 3D Printing

สารผสมยอดนิเคิลที่ใช้กันมากที่สุดใน AM ได้แก่

สารประกอบทางเคมี (ทั่วไป)

3วิธีการผลิตผงสําหรับ AM

ขนาดของผงละเอียดของไนเคิลต้องตรงกับความต้องการที่เข้มงวดสําหรับการกลม, การกระจายขนาดของอนุภาค, และความบริสุทธิ์

A. การกระจายก๊าซ (บ่อยที่สุด)

• กระบวนการ: โลหะหลอมถูกทําลายโดยก๊าซอ่อนแรงดันสูง (Ar หรือ N2)

• ข้อดี: ความกลมสูง, ขนาดอนุภาคที่ควบคุมได้ (15-150 μm)

• ใช้สําหรับ: LPBF, DED, Binder Jetting

B. กระบวนการไฟฟ้าหมุนพลาสมา (PREP)

• กระบวนการ: อิเล็กทรอดที่หมุนเวียนถูกละลายโดยพลาสมา และแรงหลบศูนย์กลางสร้างน้ําตกลง

• ข้อดี: ความบริสุทธิ์สูงมาก ค่าอนุภาคดาวเทียมต่ํา

• ใช้สําหรับ: ส่วนประกอบสําคัญของเครื่องบินอากาศ

C. การทําน้ําเป็นอะตอม (ไม่ค่อยเป็นธรรมดา)

• กระบวนการ: น้ํากระพริบแยกโลหะหลอม (กลมต่ํากว่า)

• ข้อเสีย: รูปทรงไม่เรียบร้อย เนื้อหาออกซิเจนสูง

• ใช้สําหรับ: การใช้งานที่มีความสําคัญน้อย (ตัวอย่างเช่น การเคลือบสเปรย์ความร้อน)

4. กระบวนการพิมพ์ 3D สําหรับสับสนิม nickel

A. การหลอมหลอมหลอมหลอมหลอมหลอมหลอมหลอม

• ที่ดีที่สุดสําหรับ: ปีกทัวร์บีนความแม่นยําสูง, ช่องน้ํามัน

• ปริมาตรทั่วไป:

  • พลังงานเลเซอร์: 200-400W

  • ความหนาชั้น: 20-50 μm

  • ความเร็วการสแกน: 800-1200 mm/s

B. การละลายขั้วอิเล็กตรอน (EBM)

• ดีที่สุดสําหรับ: องค์ประกอบขนาดใหญ่ที่ทนความเครียด (ตัวอย่างเช่นแผ่นทูไบน์)

• ปริมาตรทั่วไป:

  • กระแสไฟฟ้า: 5-50 mA

  • ความแรงกระชับความเร็ว: 60 kV

  • การทําความร้อนก่อน: 700-1000 °C (ลดความเครียดเหลือ)

C. การฝากพลังงานที่กํากับ (DED / LENS)

• เหมาะสําหรับ: ซ่อมแซมใบหิน, ส่วนโครงสร้างขนาดใหญ่

• ปริมาตรทั่วไป:

  • พลังงานเลเซอร์: 500-2000W

  • อัตราการให้ปุ๊ดอาหาร: 5-20 กรัม/นาที

5. การแปรรูปหลังสําหรับอะไหล่ AM ของ Nickel Superalloy

A. การรักษาด้วยความร้อน

• การบรรเทาความเครียด: 870 °C/1h (IN625), 720 °C/8h (IN718).

• โรคละลายการปรับปรุง: 1150 °C/1h (IN625), 980 °C/1h (IN718).

• การชรา (สําหรับ IN718): 720 °C/8h + 620 °C/8h

B. การกดแบบไอโซสตติกร้อน (HIP)

• วัตถุประสงค์: กําจัดช่องว่างภายใน (เพิ่มความทนทานจากการเหนื่อยล้า)

• สภาพ: 1200 °C @ 100-150 MPa เป็นเวลา 4 ชั่วโมง

C. การแปรรูปและการบวก

• การแปรรูป CNC: สําหรับความอดทนที่แน่น

• การเคลือบไฟฟ้า: ปรับปรุงการทําปลายผิว (Ra < 1 μm)

• การตรวจสอบ NDT: X-ray CT, การทดสอบ ultrasonic.

6การใช้งานในภาคอากาศและอุตสาหกรรม

A. สายการบินและอวกาศ

• องค์ประกอบเครื่องยนต์เจ็ท: ปีกทัวร์บีน เครื่องเผาไหม้ เครื่องฉีด (GE, Rolls-Royce)

• เครื่องขับเคลื่อนร็อคเก็ต: ห้องขับเคลื่อน (เครื่องยนต์ SpaceX Raptor)

• ส่วนโครงสร้าง: หมุน, หมุนกันความร้อน

B. การผลิตพลังงาน

• ใบเหล็กทัพบินแก๊ส: Siemens Energy, Mitsubishi Heavy Industries

• อะไหล่ของปฏิกิริยานิวเคลียร์: ทนต่อการกัดกร่อนในอุณหภูมิสูง

C. น้ํามันและก๊าซ

• อุปกรณ์ในหลุม: วาล์วทนต่อการกัดกร่อน

• เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน สภาพแวดล้อมความดันสูง อุณหภูมิสูง

7ความท้าทายและแนวโน้มในอนาคต

ปัญหา

• ค่าปูนสูง: 100-500 ดอลลาร์/กิโลกรัม ขึ้นอยู่กับสับสนธิ

• การแตก & ความเครียดที่เหลือ: จําเป็นต้องปรับปรุงปริมาตรกระบวนการ

• ขนาดจํากัดการใช้ใหม่ของผง: การออกซิเดนหลังจากรอบหลายรอบ

แนวโน้มในอนาคต

• AI / ML สําหรับการปรับปรุงกระบวนการ: ลดความบกพร่อง

• การพิมพ์หลายวัสดุ: โครงสร้างระดับ (เช่น IN718 ถึง HX)

• การรีไซเคิลผงแบบยั่งยืน: ลดการทิ้ง

8สรุป

การพิมพ์ 3D สารสกัดสูงจากนิกเกิล กําลังปฏิวัติการใช้งานในอุณหภูมิสูง ในด้านอากาศ พลังงาน และการป้องกัน ด้วยความก้าวหน้าในคุณภาพของผงการผลิตสารเสริมทําให้มีไฟเบาขึ้น, ส่วนประกอบที่แข็งแกร่งและมีประสิทธิภาพมากกว่าวิธีประเพณี