Какие высокотемпературные сплавы наиболее часто используются в SLM 3D-печати?
Никелевые суперсплавы: Основные рабочие лошадки
Никелевые суперсплавы доминируют в SLM (селективном лазерном плавлении) для высокотемпературных применений благодаря своей превосходной прочности, стойкости к ползучести и свариваемости. Наиболее распространенные и хорошо охарактеризованные сплавы включают:
Инконель 718: Самый распространенный 3D-печатаемый суперсплав. Он предлагает выдающееся сочетание высокой прочности до ~650°C, хорошей усталостной прочности и отличной обрабатываемости. Его относительно медленная реакция на дисперсионное твердение сводит к минимуму риск растрескивания во время печати, что делает его идеальным для широкого спектра аэрокосмических компонентов и компонентов для нефтегазовой отрасли.
Инконель 625: Ценится за превосходную коррозионную и окислительную стойкость, а не за предельную прочность. Он легко печатается и используется для статических компонентов, воздуховодов и теплообменников в агрессивных средах, включая морские и химические технологические применения.
Haynes 282 & CM247LC: Они представляют собой более совершенные сплавы с более высокой температурной стойкостью. Хотя их печать более сложна из-за чувствительности к трещинам, оптимизированные параметры SLM и последующая обработка делают их пригодными для лопаток турбин и компонентов камер сгорания, работающих за пределами возможностей Инконеля 718.
Кобальт-хромовые сплавы для износостойкости и биосовместимости
Кобальтовые сплавы представляют собой еще одну важную категорию, ценимую за исключительную износостойкость, биосовместимость и высокотемпературную стабильность.
CoCrMo (ASTM F75): Чрезвычайно распространен как в аэрокосмической отрасли для износостойких деталей, так и в медицине для имплантатов. Его высокая твердость и коррозионная стойкость делают его стандартом для SLM-печатаемых сегментов уплотнений турбин, зубных каркасов и ортопедических имплантатов.
Haynes 188: Кобальт-никель-хром-вольфрамовый сплав, обладающий выдающейся окислительной стойкостью и хорошей прочностью до ~1100°C. Он используется для аэрокосмических вкладышей камер сгорания и других высокотемпературных статических компонентов.
Титановые сплавы для специальных применений с высокой прочностью
Хотя их максимальная рабочая температура (~600°C) ниже, чем у суперсплавов, титановые сплавы имеют решающее значение для применений, требующих высокого отношения прочности к весу.
Ti-6Al-4V (Grade 5): Самый распространенный титановый сплав во всей аддитивной промышленности. Он широко используется для легких, высокопрочных аэрокосмических компонентов, таких как кронштейны, корпуса и некоторые детали компрессора. Его пригодность для печати отличная.
Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo (Ti-6242): Обладает лучшей стойкостью к ползучести и более высокой температурной стойкостью, чем Ti-6Al-4V, что делает его пригодным для более требовательных компонентов двигателей.
Специальные нержавеющие стали и тугоплавкие металлы
Для определенных температурных диапазонов и свойств используются другие сплавы:
17-4PH & 15-5PH: Дисперсионно-твердеющие нержавеющие стали обычно печатаются для применений, требующих высокой прочности, хорошей коррозионной стойкости и температур до ~315°C, таких как оснастка и определенные корпуса двигателей.
Тугоплавкие металлы (например, тантал, вольфрам): Используются в экстремальных условиях (например, >2000°C) для сопел ракет или компонентов печей. Обработка этих материалов методом SLM является высокоспециализированной из-за их чрезвычайно высоких температур плавления.
Ключевые соображения по обрабатываемости методом SLM
«Широкое использование» сплава в SLM в значительной степени зависит от его свариваемости и склонности к растрескиванию. Сплавы с высоким содержанием алюминия и титана (для упрочнения гамма-прим) часто склонны к затвердеванию и растрескиванию при деформационном старении во время быстрых термических циклов печати. Поэтому широко используемые SLM-сплавы, такие как Инконель 718 и 625, часто являются «свариваемыми» вариантами. Успешная печать более совершенных сплавов, как правило, требует тщательной оптимизации параметров, предварительного нагрева платформы и обязательной последующей обработки горячего изостатического прессования (ГИП) и термообработки для достижения требуемых свойств.
