高精度レーザークラディングで使用される一般的な超合金材料

ニッケル基超合金

ニッケル基超合金は、優れた高温強度と耐食性により、高精度レーザークラディング用途を支配しています。Inconel 718 は最も広く使用されているニッケル - クロム合金であり、良好な溶接性を備え、700°C まで優れた引張強度およびクリープ強度を発揮します。Inconel 625 は優れた酸化耐性と耐食性を提供し、海洋および化学処理用途に理想的です。最も過酷な高温環境については、Rene 80 および Rene 142 が高度なγ'析出強化により卓越したクリープ破断強度を提供しますが、クラックを防ぐためにクラディング中の精密な熱管理が必要です。

コバルト基超合金

コバルト基超合金は、一定荷重下での耐摩耗性と高温性能に優れています。Stellite シリーズ、特に Stellite 6 および Stellite 21 は、かじり耐性と侵食耐性を必要とするバルブシート、タービンブレード先端、およびその他の部品のレーザークラディングに広く使用されています。これらの合金は、コバルト - クロム母相中の炭化物強化（Cr7C3、WC）により、高温（通常 800°C で 30-45 HRC）で硬度を維持します。Haynes 188 は 1150°C まで卓越した酸化耐性を提供し、航空宇宙用燃焼部品に適しています。

鉄 - ニッケル基超合金

鉄 - ニッケル基超合金は、中温用途におけるコスト効果の高い代替手段を提供します。A-286 および Incoloy 800H/HT は、酸化耐性と熱疲労が主要な懸念事項である 500-700°C で動作する部品のクラディングに一般的に使用されます。これらの材料は、完全なニッケル基合金よりもニッケル含有量が低いながら、良好な強度と加工性を提供します。熱膨張の整合性を必要とする特殊な用途については、Incoloy 903 および 909 などの制御膨張超合金が、熱サイクルを受ける部品上に精密にクラディングされます。

特殊および先進材料

いくつかの特殊な超合金が独自のアプリケーション要件に対応します。Hastelloy X は、良好な加工特性を備え、1200°C まで卓越した酸化耐性を提供します。Mar-M247 および CM247LC は、従来の鋳造超合金の中で最高温度能力を提供しますが、欠陥形成を避けるために極めて精密なクラディングパラメータが必要です。単結晶部品の修理については、レニウムとルテニウムを含む第 4 世代および第 5 世代の単結晶合金が、特殊なレーザークラディング技術とともにますます採用されています。

材料選定の考慮事項

高精度レーザークラディングに適した超合金を選定するには、複数の要因のバランスを取ることが必要です。基材との適合性は、熱応力を最小限に抑え、界面破壊を防ぐために重要です。加工性の考慮事項には、凝固割れ感受性、粉末流動特性、および酸素吸収への感度が含まれます。最終的なアプリケーション要件が最適な選択を決定します。高強度用途にはニッケル基合金、耐摩耗性にはコバルト基合金、コスト重視の部品には鉄 - ニッケル基合金が好まれます。すべての材料は、航空宇宙、発電、およびその他の高性能産業によって要求される精密な仕様を満たすことを保証するために、厳格な品質検証が必要です。

レーザークラディング用の一般的な超合金