英科乃尔718:增材制造的主力材料
我们的材料科学博客系列文章展示了常用的制造材料，它们的特性和其他相关特性。这篇文章着眼于常用的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见添加剂的应用。
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，高温合金这个术语出现了，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使用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使用的材料中有50%是镍基高温合金。
Inconel 718和类似的合金也在非飞机和火箭应用中发现。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(热交换器管、配件)以及石油和天然气工业(井下管、井口硬件、火炬臂)都是造成这种情况的原因英科乃尔718的制造和生产使用．
低温应用也使用Inconel 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、钛和钢
如上图所示，在恶劣的温度环境中，镍基合金如Inconel 718可能是钛或钢的合适候选材料。镍基合金中的氧化保护层进一步提高了力学性能。下表列出了因科乃尔718、不锈钢和钛的性能。更多关于Protolabs材料的详细信息，请访问我们的网站材料对比指南．
添加剂inconel 718的性能
条件 |
众信 |
0.2%的收益率 |
延伸率(%) |
硬度(HRC) |
|---|---|---|---|---|
| 按建造(ASTM F3055) | 140年ksi | 95年ksi | 35 | 31 |
| 溶液治疗和年龄(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 |
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 |
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) |
|---|---|---|---|---|
| 应力消除(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) |
|---|---|---|---|---|
| 减压(AMS 2801) | 180年ksi | 165年ksi | 8 | 42 |
| 压力缓解(PRLB) | 143年ksi | 127年ksi | 14 | 35 |
增材制造在哪里适用
用非增材铬镍铁合金获得理想的设计是具有挑战性的。也就是说，当使用传统的制造方法时，组件的性能可能会受到影响，因为它们会影响诸如高温腐蚀和抗蠕变等机械性能属性。退火步骤也需要在任何机械加工，锻造或焊接过程的开始。增材制造的Inconel 718的机械性能不牺牲，甚至可以超过铸件或锻件的性能．
的航空航天工业等等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，几种增材高温合金的低温应用也在使用增材制造。管道和外壳、低温悬挂和支撑系统、叶轮或泵的结构、阀杆、冷却管、热管、隔热设计、热交换器和高孔隙率系统中的气体储存都非常适合需要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，推动了许多行业的对话，以释放增材制造高温合金的好处。事实上，开发零件的能力对于任何想要用因康耐尔718制造零件的人来说都是现实。
在Protolabs，我们提供Inconel 718作为可用于构建多达31个零件的增材材料选项。5英寸x 15.7英寸。X 19.7英寸(800mm × 398mm × 500mm)。随着GE添加剂X线2000R机器在我们阵容中的引入，我们正在为工业依赖单一供应商生产大型增材Inconel 718零件铺平道路。
此外，还可以进行热处理，以提高铬镍铁合金的机械性能。许多热处理选择之一包括热等静压(HIP)，也可以通过增加密度和减少零件内部的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
质量检验与报告
材料的选择
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雷切尔·亨特是Protolabs公司3D打印的市场经理。她曾是Protolabs的客户，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，将手术器械商业化。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。