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SLM 3Dプリンティングで最も一般的に使用される高温合金は何ですか?

目次
ニッケル基超合金:主要な主力材料
耐摩耗性と生体適合性のためのコバルトクロム合金
特定の高強度用途のためのチタン合金
特殊なステンレス鋼と難融金属
SLM加工適性の主な考慮事項

ニッケル基超合金:主要な主力材料

ニッケル基超合金は、優れた強度、クリープ耐性、溶接性により、高温用途のSLM(選択的レーザー溶融)を支配しています。最も一般的で特性がよく知られている合金には以下が含まれます:

  • インコネル 718: 最も普及している3Dプリント超合金です。約650°Cまでの高強度、良好な疲労耐性、優れた加工性を兼ね備えています。比較的遅い時効硬化応答により、印刷中の割れリスクが最小限に抑えられ、航空宇宙および石油・ガスの幅広い部品に理想的です。

  • インコネル 625: 究極の強度ではなく、優れた耐食性と耐酸化性で高く評価されています。容易に印刷可能で、海洋や化学処理用途を含む過酷な環境での静的な部品、ダクト、熱交換器に使用されます。

  • ヘインズ 282 & CM247LC: これらはより高度で、より高温対応能力を持つ合金を代表します。割れ感受性のため印刷はより困難ですが、最適化されたSLMパラメータと後処理により、インコネル718の限界を超えて作動するタービンブレードや燃焼器部品に適しています。

耐摩耗性と生体適合性のためのコバルトクロム合金

コバルト基合金は、卓越した耐摩耗性、生体適合性、高温安定性が評価されるもう一つの主要カテゴリーです。

  • CoCrMo (ASTM F75): 航空宇宙の摩耗部品と医療用インプラントの両方で非常に一般的です。その高い硬度と耐食性により、SLMプリントされたタービンシールセグメント、歯科フレームワーク、整形外科インプラントの標準となっています。

  • ヘインズ 188: 優れた耐酸化性と約1100°Cまでの良好な強度を提供するコバルト-ニッケル-クロム-タングステン合金です。航空宇宙の燃焼器ライナーやその他の高熱静的部分品に使用されます。

特定の高強度用途のためのチタン合金

最大使用温度(約600°C)は超合金より低いですが、チタン合金は高い強度重量比が求められる用途において重要です。

  • Ti-6Al-4V (グレード5): すべての積層造形で最も一般的なチタン合金です。ブラケット、ハウジング、一部の圧縮機部品などの軽量で高強度の航空宇宙部品に広く使用されています。その印刷適性は優れています。

  • Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (Ti-6242): Ti-6Al-4Vよりも優れたクリープ耐性と高温対応能力を提供し、より要求の厳しいエンジン部品に適しています。

特殊なステンレス鋼と難融金属

特定の温度範囲と特性のために、他の合金が採用されます:

  • 17-4PH & 15-5PH: 析出硬化型ステンレス鋼は、工具や特定のエンジンハウジングなど、高強度、良好な耐食性、約315°Cまでの温度を必要とする用途で一般的に印刷されます。

  • 難融金属(例:タンタル、タングステン): ロケットノズルや炉部品などの極限環境(例:>2000°C)で使用されます。これらの材料のSLM加工は、極めて高い融点のため高度に専門的です。

SLM加工適性の主な考慮事項

合金のSLMにおける「一般的な使用」は、その溶接性と割れ感受性に大きく影響されます。高いアルミニウムとチタン含有量(ガンマプライム強化のため)の合金は、印刷の急速な熱サイクル中に凝固割れやひずみ時効割れを起こしやすい傾向があります。したがって、インコネル718や625などの広く使用されるSLM合金は、しばしば「溶接可能」なバリアントです。より高度な合金の成功した印刷には、通常、細心のパラメータ最適化、ビルドプレートの予熱、および必要な特性を達成するための必須の後処理ホットアイソスタティックプレス(HIP)熱処理が必要です。

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