Порошки из тугоплавких металлов позволяют производить чрезвычайно жаропрочные сплавы, не имеющие аналогов в других материалах. В данном руководстве представлены составы огнеупорных порошков, спецификации частиц, данные о свойствах, цены и сравнения для принятия решений о закупках.
Введение в порошки тугоплавких металлов
Основные возможности огнеупорных порошков включают:
- Выдерживают экстремально высокие температуры
- Сохраняют высокую прочность при перепадах температур
- Устойчивость к деформации при ползучести и растрескиванию
Обычно используются следующие сплавы:
- Вольфрам тяжелых сплавов, таких как W-Ni-Cu
- Молибденовый сплав ТЗМ
- Танталовые порошки
В данном руководстве приведены соображения, которые необходимо учитывать при выборе огнеупорных порошков:
- Композиции сплавов и методы их получения
- Данные испытаний механических свойств
- Рекомендации по распределению частиц по размерам
- Морфология, плотность и характеристики потока
- Оценка цен на основе объемов заказов
- Сравнение устойчивости к окислению и коррозии
- Плюсы и минусы по сравнению с твердыми формами
- Вопросы и ответы по оптимизации параметров печати
Порошковые композиции из тугоплавких металлов
Таблица 1 Показаны составы порошков тугоплавких металлов по добавкам первичных элементов с некоторыми изменениями в зависимости от варианта сплава:
| Сплав | Основные легирующие элементы |
|---|---|
| Вольфрам тяжелый сплав | W, Ni, Cu, Fe |
| Молибден TZM | Mo, Ti, Zr |
| Тантал | Та |
Небольшие добавки углерода, калия, кремния и бора также стабилизируют микроструктуру и размер зерен, обеспечивая сопротивление ползучести при высоких температурах в зависимости от условий эксплуатации.
Механические свойства и методы испытаний
Таблица 2 Показаны типичные минимальные механические свойства, которым отвечают порошковые сплавы из тугоплавких металлов, при этом фактические значения зависят от геометрии, последующей обработки и термообработки:
| Сплав | Плотность | ** Прочность на разрыв ** | Метод испытания |
|---|---|---|---|
| Вольфрам тяжелый сплав | 18 г/куб. см | 550 МПа | ASTM E8 |
| Молибден TZM | 10,2 г/куб. см | 485 МПа | ASTM E8 |
| Тантал | 16,6 г/куб. см | 207 МПа | ASTM E8 |
Тщательно проверяйте свойства поставляемых партий порошка в соответствии с сертификатами путем отбора образцов для обеспечения соответствия.
Рекомендации по размеру частиц тугоплавких металлов
Таблица 3 показаны общие гранулометрические составы, используемые для производства качественных огнеупорных порошков:
| Диапазон размеров | Типичная сетка | Общий диапазон печати |
|---|---|---|
| Fine | -325 меш | 15-45 мкм |
| Стандарт | -100 меш | 149 микрон |
| Грубая | -60 +100 меш | 250 микрон |
Другие важные характеристики порошка:
- Морфология сферических частиц
- Хорошая скорость потока, превышающая время работы воронки в зале 30 с
- Кажущаяся плотность в пределах 5% от истинной плотности
- Низкое содержание кислорода и влаги
Сбалансируйте высокую текучесть порошка с требованиями к разрешению печати с помощью выбора размера частиц и их распределения.
Морфология, плотность и текучесть порошка
Таблица 4 сравнивает характеристики порошка между общими уровнями качества, которые влияют на стойкость процесса печати:
| Параметр | Высококачественный порошок | Порошок начального уровня |
|---|---|---|
| Морфология | Высокая сферичность | Зазубренный, неровный |
| Скорость потока | Поток Холла > 35 с для 50 г. | Поток Холла < 25 с для 50 г |
| Кажущаяся плотность | > 90% истинная плотность | Часто <80% истинной плотности |
| Содержание влаги | <0,01% | >0,02% |
Плохие свойства порошка требуют значительной настройки параметров для достижения качества печати, что снижает производительность.
Ценообразование порошка тугоплавкого металла
Таблица 5 описывает примерные цены на огнеупорный порошок при нормальных рыночных условиях:
| Объем заказа | Оценка цены |
|---|---|
| 10 кг | $450+/кг |
| 100 кг | $275+/кг |
| 500+ кг | $200+/кг |
| 1000+ кг | Скидки под ключ |
- Премиальные сплавы имеют более высокую базовую цену
- Оптовые заказы свыше 500 кг позволяют снизить цену на >40%
- Фактические рыночные цены, привязанные к товарным индексам
- Тщательно проверяйте истинный выход по сравнению с полезными фракциями, полученными от поставщиков
Свойства устойчивости к окислению и коррозии
Порошки из тугоплавких металлов обладают чрезвычайно высокими температурами плавления и стабильностью в окислительных средах:
Таблица 6
| Сплав | Температура плавления | Устойчивость к окислению |
|---|---|---|
| Вольфрам тяжелый сплав | 1400°C | Отличный |
| Молибден TZM | 2600°C | Отличный |
| Тантал | 2996°С | Экстрим |
Свойства обусловлены высоким содержанием хрома, алюминия и кремния, создающих прочный оксидный барьер, предотвращающий потерю материала даже при экстремальных температурах, близких к температуре плавления.
Плюсы и минусы: порошок и твердые формы
Таблица 7
| Преимущества | Недостатки | |
|---|---|---|
| Порошок тугоплавких металлов | Сложная геометрия | Более высокая стоимость |
| Отличная высокотемпературная прочность | Постобработка | |
| Снижение веса | Оптимизация параметров | |
| Тугоплавкий металл Solid | Более низкая стоимость | Пределы формы |
| Доступность | Очень тяжелый | |
| Обрабатываемость | Материальные отходы |
Как правило, огнеупорные порошки оправдывают себя при использовании в небольших объемах сложных компонентов, где термическая стойкость имеет большое значение. Стандартные формы изделий предлагают доступные цены для простых форм в больших количествах.
Стратегическое сочетание форм поставок снижает общую стоимость программы.
Вопросы и ответы
Таблица 8 - Общие вопросы:
| ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ | Отвечать |
|---|---|
| Нужно ли мне просматривать отчеты о тестировании? | Да, подтвердите данные сертификации, указывающие на качество порошка |
| Какого размера частицы порошка следует использовать? | 15-45 микрон балансирует разрешение и расход |
| Что влияет на согласованность? | Метод производства влияет на вариабельность - лучше всего вакуумное плавление |
| Сколько нужно купить на первое время? | Начните с малого, покупайте больше, когда процесс будет проверен |
Таблица 9 - Советы, ориентированные на применение:
| ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ | Отвечать |
|---|---|
| Как оптимизировать компоненты ракетного сопла? | Для печати каналов толщиной менее 2 мм используйте сверхтонкие порошки W или Mo размером <10 микрон. |
| Какой метод последующей обработки снижает пористость? | Горячее изостатическое прессование в инертной атмосфере защищает от окисления |
| Какой огнеупорный сплав обеспечивает максимальное сопротивление ползучести? | Рассмотрим добавки калия, кремния и бора в тяжелые сплавы вольфрама в зависимости от рабочей температуры |
| Как настроить параметры для получения сверхтонкого разрешения? | Снизить скорость сканирования, увеличить расстояние между штриховками, использовать наименьшую толщину слоя, которую позволяет машина |
