개요 인코넬 718 분말
인코넬 718은 고온에서 고강도 응용 분야에 사용되는 니켈-크롬 기반 초합금 분말입니다. 주요 특성은 다음과 같습니다:
- 최대 700°C의 뛰어난 강도
- 높은 내식성 및 내산화성
- 우수한 내피로성 및 크리프 저항성
- 극저온을 견딜 수 있는 능력
- 열간 등방성 프레스와 같은 후처리와의 호환성
인코넬 718 분말은 금속 적층 제조 또는 분말 야금을 통해 항공우주, 석유 및 가스, 원자력 및 기타 까다로운 산업 분야의 부품을 제조하는 데 널리 사용됩니다.
인코넬 718 분말의 종류
인코넬 718 분말은 다양한 입자 크기 분포, 모양 및 생산 방법으로 제공됩니다:
| 유형 | 설명 | 입자 크기 | 모양 | 생산 방법 |
|---|---|---|---|---|
| 가스 분무 | 불규칙한 구형 분말 | 15-75 μm | 대부분 구형 | 가스 분무 |
| 플라즈마 원자화 | 고구형 분말 | 15-45 μm | 고도로 구형 | 플라즈마 분무 |
| 블렌딩 식 | 가스 분무 및 분쇄 분말의 혼합물 | 15~150μm | 혼합 형태 | 기계식 블렌딩 |
| 합금 | 균일한 조성을 가진 사전 합금 분말 | 15-105 μm | 구형 또는 불규칙 | 사전 합금 용융물의 가스/플라즈마 분무화 |
구형 및 사전 합금 분말은 혼합 또는 가스 분무 옵션보다 더 높은 품질을 제공하지만 비용이 더 많이 듭니다. 선택은 애플리케이션 요구 사항에 따라 달라집니다.
인코넬 718의 특성 및 구성
인코넬 718은 기계적 특성과 내식성이 탁월하게 결합된 소재입니다:
| 속성 | 가치 |
|---|---|
| 밀도 | 8.19g/cm3 |
| 융점 | 1260-1336°C |
| 궁극의 인장 강도 | 1,103 - 1,551 MPa |
| 수율 강도 | 758 - 1,379 MPa |
| 신장 | 최소 12% |
| 영의 계수 | 205 GPa |
| 푸아송 비율 | 0.29 |
| 전단 계수 | 79 GPa |
| 피로 강도 | 517 - 1,034 MPa |
인코넬 718의 공칭 구성은 다음과 같습니다:
- 니켈: 50-55%
- 크롬: 17-21%
- 철분: 균형
- 니오븀: 4.75-5.5%
- 몰리브덴: 2.8-3.3%
- 티타늄: 0.65-1.15%
- 알루미늄: 0.2-0.8%
니켈, 크롬, 니오븀이 첨가된 이 조합은 인코넬 718에 우수한 고온 기계적 특성을 부여합니다.
인코넬 718 분말의 응용 분야
인코넬 718 분말은 널리 사용됩니다:
- 항공우주 - 터빈 블레이드, 디스크, 패스너와 같은 엔진 구성품
- 석유 및 가스 - 다운홀 공구, 밸브, 유정 구성품
- 발전 - 가스터빈 핫 섹션 부품, 패스너
- 자동차 - 터보차저 휠, 밸브, 엔진 부품
- 화학 공정 - 반응기 용기, 열교환기, 배관
- 툴링 - 사출 금형, 금형, 툴링 픽스처
- 의료용 - 생체 적합성으로 인한 정형외과 임플란트
고온에서의 높은 강도, 내식성 및 안정성으로 인해 인코넬 718은 산업 전반의 핵심 부품에 이상적인 소재입니다.
인코넬 718 분말의 장점
인코넬 718 분말 사용의 주요 이점은 다음과 같습니다:
- 부품은 최대 700°C까지 높은 강도와 인성을 유지합니다.
- 산화, 부식 및 극저온 환경을 견뎌냅니다.
- 스테인리스 스틸 316L에 비해 2배 높은 인장 강도
- 우수한 피로 및 크리프 파열 특성
- 노화 치료로 강수량 강화 가능
- 수리 및 결합을 위해 쉽게 용접 가능
- 열간 등방성 프레스 시 균열 방지
- 성능 저하를 최소화하면서 최대 10회까지 재사용 가능
- 기계 가공으로는 불가능한 복잡한 형상을 구현합니다.
- 고체 형태에 비해 부품 무게 감소
- 빌렛 또는 단조품에 비해 구매 대 비행 비율이 감소합니다.
이러한 특성을 통해 구성 요소의 성능을 크게 개선하고 무게를 줄일 수 있습니다.
의 제한 사항 인코넬 718 분말
인코넬 718 파우더로 작업할 때 몇 가지 제한 사항이 있습니다:
- 강철 및 티타늄 합금에 비해 높은 재료 비용
- 적층 가공기 빌드 볼륨에 따라 부품 크기가 제한됨
- 700°C 이상에서 산화 및 부식에 취약함
- 응력 완화를 위해 적층 제조 후 열간 등방성 프레스가 필요합니다.
- 레이저 파우더 베드 융합 시 완전 밀도화가 어려움
- 가공과 같은 후처리는 작업물 경화로 인해 어려울 수 있습니다.
- 바람직한 거칠기를 얻으려면 표면 마감이 필요합니다.
- 오염 방지를 위해 건조한 분말 취급 및 보관이 필요합니다.
- 일반적인 합금에 비해 자격을 갖춘 공급업체 수가 제한적입니다.
인코넬 718 부품의 설계 원칙
분말로 제조된 인코넬 718 부품에 대한 주요 설계 지침:
- 적절한 강도를 위해 최소 2mm의 벽 두께를 권장합니다.
- 모따기 및 필렛을 포함시켜 응력 집중을 최소화합니다.
- 내부 채널은 분말 제거를 위해 직경이 2mm 이상이어야 합니다.
- 지지대가 없는 돌출부를 10mm 이하로 제한합니다.
- 빌드 방향을 최적화하여 지지대와 전체 높이를 최소화합니다.
- 소결 중 ~20%의 등방성 수축 허용
- 가공 부품보다 낮은 정확도와 높은 표면 거칠기를 고려합니다.
- 구멍이 있어 가루를 쉽게 제거할 수 있는 디자인
- 높은 치수 정밀도 또는 표면 마감이 필요한 경우 추가 가공 재고를 허용합니다.
설계 프로세스 초기에 빌드를 시뮬레이션하면 제조 전에 문제를 파악하는 데 도움이 됩니다.
인코넬 718 AM의 공정 파라미터
적층 제조 인코넬 718의 중요 파라미터는 다음과 같습니다:
- 레이저 출력: 100-500W
- 스캔 속도: 최대 10m/s
- 빔 직경: 50-100 μm
- 층 두께: 20-50 μm
- 해치 간격: 50-200 μm
- 스캔 전략: 레이어 간 번갈아 스캔
- 차폐 가스: 아르곤 또는 질소
- 가스 유량: 2-8L/min
- 빌드 플레이트 온도: 60-100°C
- 후처리: 열간 등방성 프레스, 열처리
이러한 파라미터는 원하는 미세 구조와 기계적 특성을 가진 고밀도 구성 요소를 얻기 위해 정밀하게 최적화되어야 합니다.
인코넬 718 부품 후처리
인코넬 718 AM 부품의 일반적인 후처리 단계는 다음과 같습니다:
- 플라스틱 비드를 사용한 블라스팅을 통한 루스 파우더 제거
- 1080°C에서 1시간 동안 열처리 후 공기 냉각으로 스트레스 해소
- 100MPa 압력에서 4시간 동안 1120°C에서 열간 등방성 프레스 사용
- 빌드 플레이트에서 부품을 제거하기 위한 와이어 컷 EDM
- CNC 가공 - 밀링, 드릴링, 터닝을 통한 마감 및 정밀도 향상
- 표면 개선 - 연마, 샌딩, 폴리싱
- 표면의 압축 응력 유도를 위한 샷 피닝
- 품질 테스트 - 인장, 경도, 미세 구조, 프랙토그래피
애플리케이션에 필요한 재료 특성을 얻으려면 적절한 후처리가 필수적입니다.
인코넬 718에 대한 품질 관리 테스트
종합적인 품질 관리 테스트를 통해 파우더 및 인쇄 부품 품질을 보장합니다:
- 화학 분석 - ICP-OES는 분말 구성이 AMS 사양을 준수하는지 확인합니다.
- 분말 입자 크기 분포 - 레이저 회절 입자 크기 분석기
- 분말 형태 - SEM 이미징으로 구형 분말 모양 확인
- 분말 미세 구조 - 입자 구조의 EBSD 매핑
- 분말 유동성 - 홀 및 카니 깔때기 테스트를 통해 측정됨
- 밀도 분석 - 헬륨 피크노메트리 및 아르키메데스 방법으로 99.5% 이상의 밀도 확인
- 기계적 테스트 - 인장, 피로, 파단 인성, 경도 테스트
- 미세 구조 - 광학 및 SEM 현미경을 사용한 입자 크기 및 상 분포
- 결함 분석 - X-레이 및 CT 스캔을 통해 내부 결함 확인
- 표면 거칠기 - 스타일러스 또는 광학 프로파일로미터로 측정합니다.
광범위한 테스트를 통해 인코넬 718 부품은 엄격한 항공우주 및 산업 표준을 충족합니다.
인코넬 718 AM의 비용 분석
인코넬 718 AM 생산과 관련된 비용에는 다음이 포함됩니다:
- 기계 비용 - 고품질 AM 시스템용 $50만~$100만 달러
- 재료비 - 버진 인코넬 718 분말용 $350-500/kg
- 인건비 - 빌드 및 포스트 프로세싱을 실행할 숙련된 운영자
- 에너지 비용 - 빌드 중 전력 소비량 증가
- 후처리 - 엉덩이, 가공 및 기타 마감 비용
- 품질 관리 - 테스트 및 특성화 비용
- 재사용 가능성 - 사용하지 않은 파우더를 재활용하여 재료비 절감 가능
- 주문량 - 대량 주문으로 규모의 경제 이점 제공
- 구매 대 비행 비율 - 재활용해야 하는 미사용 분말을 고려해야 합니다.
- 부품 형상 - 잘 설계된 부품으로 재료 활용도 극대화
소량 생산의 경우 적층 가공은 재료 절감 및 구매 대 비행 비율 감소로 인해 감산 가공에 비해 비용 효율적입니다.
선택 인코넬 718 분말 공급업체
인코넬 718 분말 공급업체를 선택할 때 고려해야 할 주요 요소:
- 니켈 초합금의 가스 및 플라즈마 분무에 대한 기술 전문성
- 사용 가능한 다양한 분말 크기 및 형태 - 구형, 혼합형, 합금형
- 품질 보증 절차 및 인증 - ISO 9001, AS9100 등
- 화학 분석 및 입자 크기 분포 테스트 수행 능력
- 짧은 리드 타임으로 대량의 분말을 배송할 수 있는 용량
- 특정 입자 크기 분포에 맞는 체질과 같은 사용자 지정 기능
- 특히 대량 주문에 대한 경쟁력 있고 안정적인 가격 책정
- 필요한 경우 규제 준수를 충족할 수 있는 기능 - ITAR, REACH, RoHS
- 고객 파우더 검증 및 테스트를 위한 샘플
- 파우더 취급 및 보관에 대한 기술 지원
- 지리적 근접성을 통한 신속한 물류 및 지원
니켈 합금 분말에 대한 틈새 전문 지식을 갖춘 기존 공급업체는 품질, 맞춤화, 가격 및 지원 측면에서 사용자의 요구를 가장 잘 충족하는 경향이 있습니다.
인코넬 718과 스테인리스 스틸의 장단점
인코넬 718의 장점:
- 스테인리스 스틸 316L보다 2배 높은 인장 강도
- 크리프 및 피로 저항성이 크게 향상되었습니다.
- 최대 700°C의 산화 및 부식을 견딥니다.
- 강철보다 높은 사이클 피로 수명 향상
- 니켈 합금 성분으로 인한 일관된 특성
- 표준 스테인리스 스틸과 달리 노화 경화 가능
- 원료 코팅으로 적용 시 더 강력한 결합력 생성
- 사용하지 않은 파우더의 재활용 및 재사용 용이성
인코넬 718의 단점:
- 스테인리스강보다 훨씬 높은 재료 비용
- 스테인리스보다 낮은 최대 작동 온도
- AM 인쇄 시 완전 밀도화가 더 어려움
- 작업 경화로 인한 기계 가공의 어려움
- 제한된 수의 적격 공급업체
- AM 중 액체 금속 취성에 취약함
- 더 높은 후처리 요구 사항 - HIP, 열처리
- 제어된 불활성 대기 처리 필요
성능이 비용 고려 사항을 능가하는 중요한 응용 분야의 경우 인코넬 718은 스테인리스강에 비해 현저히 우수한 고온 특성을 제공합니다.
인코넬 718과 인코넬 625의 비교
인코넬 718 및 625는 다음과 같은 특징이 있습니다:
| 합금 | 힘 | 내식성 | 용접성 | 비용 | 사용 온도 |
|---|---|---|---|---|---|
| 인코넬 718 | 매우 높음 | 보통 | 공정 | 높음 | 최대 700°C |
| 인코넬 625 | Medium | 우수 | 우수 | 매우 높음 | 최대 980°C |
- 인코넬 718은 인장, 크리프 및 피로 강도가 훨씬 높습니다.
- 인코넬 625는 전방위적인 내식성 및 내산화성을 제공합니다.
- 인코넬 625는 용접성이 뛰어난 반면 인코넬 718은 더 까다롭습니다.
- 인코넬 625는 광범위한 콜롬븀 합금 첨가로 인해 비용이 더 비쌉니다.
- 인코넬 625는 최대 사용 온도 등급이 더 높습니다.
인코넬 718은 항공우주 부품과 같이 가장 까다로운 고강도 애플리케이션에 선호되는 반면, 인코넬 625는 내식성이 가장 중요한 요구 사항일 때 선택됩니다.
자주 묻는 질문
인코넬 718 분말을 사용한 AM에 권장되는 입자 크기 분포는 무엇입니까?
우수한 유동성과 고밀도 압축을 위해 일반적으로 15~45미크론의 입자 크기 범위(대부분 20~35미크론)가 권장되며, 인코넬 718을 사용한 레이저 파우더 베드 융합에는 15~35미크론의 입자 크기가 권장됩니다.
인코넬 718 AM 부품에 사용되는 후가공 열처리에는 어떤 것이 있습니까?
일반적인 열처리에는 1270°C 용액 어닐, 960°C 침전 경화, 1080°C 응력 완화 등이 있습니다. 다단계 에이징 처리를 통해 강도와 연성을 더욱 향상시킬 수 있습니다.
항공우주 분야에서 인코넬 718 분말의 일반적인 응용 분야에는 어떤 것이 있습니까?
인코넬 718은 고온 및 부식성 환경에서 높은 강도가 요구되는 블레이드, 디스크, 패스너, 케이싱, 랜딩 기어 부품과 같은 항공기 엔진 부품을 제작하는 데 널리 사용됩니다.
인코넬 718은 AM 후 열간 등방성 프레스가 필요합니까?
예, 내부 공극과 기공을 제거하고 미세 구조 균질화를 통해 피로 수명을 개선하기 위해 레이저 또는 전자빔 파우더 베드 융합 후 Inconel 718을 사용하는 것을 적극 권장합니다.
사용하지 않은 인코넬 718 분말은 어떻게 처리해야 합니까?
사용하지 않은 모든 파우더는 산화와 오염을 방지하기 위해 불활성 분위기에서 처리해야 합니다. 파우더는 통제된 환경에서 관리할 경우 최대 10회까지 재사용할 수 있습니다. 10회 이후에는 새 파우더를 사용하는 것이 좋습니다.
