다른 작업 조건에서 부품에 적합한 금속 파우더를 선택하는 방법은 무엇입니까?

짐
1. 기계적 성능에 대한 요구 사항
High strength and resistance to fatigue: Aircraft engine blades need to be able to handle high temperatures (>600 °C) and high stresses (>500 MPa). 이를 위해 니켈 - 기반 High - 온도 합금 분말 (예 : GH4169)을 사용해야합니다. 분해하지 않고 고온을 견딜 수 있으며 항복 강도는 1100 MPa에 도달 할 수 있습니다.
미래의 에너지 차량의 배터리 트레이는 30% 이상 가볍고 강도가 더 높아야합니다. - 대 - 중량비는 더 높습니다. 알루미늄 합금 분말 (이러한 ALSI10mg)은 가벼운 (2.7 g/cm³) 및 강 (310 MPa)이기 때문에 최상의 선택입니다.
마모 및 충격 저항 : 채굴 기계 기어는 큰 영향을 줄 수 있어야합니다. Iron - 기반 분말 야금 재료 (구리 및 몰리브덴 합금 성분 포함)는 분말 야금 절차에 의해 HRC 55 이상의 경도에 도달 할 수 있습니다. 그들은 또한 -가 일반 강철보다 두 배로 내려갑니다.
2. 환경에 적응하기위한 요구 사항
부식 저항 : 해외 플랫폼의 파이프 라인은 오랫동안 해수에서 부식을 견딜 수 있어야합니다. CL⁻ 환경에서, 316L 스테인리스 스틸 파우더는 +0.3 v (SCE)의 구덩이 내식성 저항 전위와 탄소강보다 10 배 더 길다는 수명이 있습니다.
고온 안정성 : 가스 터빈의 연소실은 1200 도의 높은 온도를 처리 할 수 ​​있어야합니다. 코발트에 15% 텅스텐을 추가하면 - 기반 합금 분말 (스텔리 라이트 6과 같은)은 HRC 40 이상의 경도로 고온에서 단단하게 유지할 수 있습니다.
저온 인성 : 액화 천연 가스의 저장 탱크는 - 196도에서 작동해야합니다. TI6AL4V 티타늄 합금 분말의 저온 충격 강인성은 뜨거운 등방성 프레스 (HIP) 처리 후 50 J/cm²에 도달 할 수 있으며, 이는 부서지기 쉬운 골절의 가능성을 방지합니다.
3. 프로세스 적응에 대한 요구 사항
Additive manufacturing (3D printing): You need to use powders that are very round (>90%) 및 제한된 입자 크기 범위 (15-53 μm)를 갖는다. 예를 들어, SLM 기술로 티타늄 합금 성분을 인쇄하는 동안 분말 산소 수준이 0.2% 이상인 경우, 층간 본딩의 강도는 20% 감소 할 수 있습니다.
분말 야금 : 홀 유량은 40 초/50g 미만이어야하며 벌크 밀도는 3.2 g/cm³를 초과해야합니다. 철 - 기반 분말 (Fe-2CU-0.8C)의 유동성이 CAR 동기화기 허브에 누르면 충분하지 않은 경우, 소결 후 0.5mm 이상의 불안한 녹색 밀도와 변형을 쉽게 유발할 수 있습니다.
코팅을 밀도가 높게 만들려면 열 분비시 거친 입자 (45–106 μm)가있는 분말을 사용해야합니다. 예를 들어, 항공기 엔진 블레이드를 고정하기 위해 Nicraly Powder 코팅을 사용하면 코팅의 다공성이 1%미만으로 유지 될 수 있으며, 이는 전형적인 전기 도금 방법보다 3 배 더 길다.
4. 경제가 필요합니다
비용에 민감한 응용 프로그램 : 자동차 브레이크 캘리퍼는 철 - 기반 분말 야금 재료 (약 20 위안/kg)로 구성되며, 이는 단조 강철 부품보다 60% 저렴합니다 (약 50 위안/kg). 재료 활용률은 40%에서 95%로 증가했습니다.
고성능 요구 사항 : 니켈 - 기반 단결정 합금 분말은 항공기 엔진에서 단결정 터빈 블레이드를 만드는 데 사용됩니다. 이 파우더는 킬로그램 당 약 5000 위안입니다. 가격은 높지만 엔진의 추력 - 대 - 중량 비율은 중량이 15% 감소하고 온도 저항이 100도 증가하면 20% 증가합니다. 이렇게하면 긴 - 기간 운영 비용이 30% 절약됩니다.
2, 일반적인 작업 조건 선택 사례 라이브러리
사례 1 : 항공 우주 산업의 티타늄 합금 압력 용기
저온은 -196도와 330 bar의 고압을 처리 할 수 ​​있어야하며 ASME BPVC 표준을 충족해야합니다.
선택에 대한 논리 :
재료 : TI6AL4V 티타늄 합금 (인장 강도 900 MPA, 신장 10%).
절차 : 전자 빔 용융 (EBM) 잔류 응력이 50 MPa 미만인 반구형 조각의 인쇄는 SLM 절차보다 60% 적습니다.
고관절 (920도 /150 MPa)으로 처리 한 후, 재료의 밀도는 99.9% 였고 피로 수명은 10 사이클로 향상되었습니다.
한국 산업 기술 연구소는 {- 196도 저온 폭발 테스트를 통과 한 800L 티타늄 합금 압력 용기를 만들었습니다. 일반적인 단조 방법보다 40% 가볍고 25% 저렴했습니다.
사례 2 : 생물 의학장 - 고관절 임플란트
ISO 13485 표준을 충족시키고 인간 뼈 조직과 생체 적합하며 10 회 이상 지속될 수 있어야합니다.
선택의 이유 :
재료 : 6% 몰리브덴 및 HRC 45의 경도를 갖는 Cocrmo 합금 분말.
공정 : 뼈 세포가 증식하는 데 도움이되는 다공성 구조 (60% 다공성, 500 μm 기공 크기)를 인쇄합니다.
표면 처리 : 혈장 - 분무 된 hydroxyapatite 코팅 (50 μm 두께)을 통해 생물학적 활성을 향상시킵니다.
효과 : Peking University Third Hospital의 임상 데이터에 따르면 3D 인쇄 임플란트는 5 년 동안 생존 할 확률이 98.7%이며 이는 기존의 캐스트 임플란트보다 15% 더 우수합니다.
사례 3 : 새로운 에너지 차량 필드 - 모터 로터
자성 손실과 함께 200000 rpm의 고속으로 작동해야합니다.<5 W/kg and magnetic permeability>1000.
선택 방법 :
재료 : 철 실리콘 알루미늄 합금 분말 (Fe-6.5% SI-0.5% AL, 자기 투과성 1200).
Process: Hot pressing powder metallurgy at 1200 °C and 100 MPa, with a density of 7.6 g/cm³. Insulation treatment: epoxy resin coating (withstand voltage level>3 kV) 와전류 손실을 줄이기 위해.
BYD e - 플랫폼 3.0 모터 로터 에서이 접근법을 사용한 후, 효율은 97.5%로 증가했으며, 이는 일반 실리콘 스틸 로터보다 8% 더 많은 에너지 - 효율이 높습니다.
3, 선택 결정 트리 : A Four - 요구 사항에서 솔루션으로 이동하기위한 단계 프로세스
온도, 압력, 부식 미디어 및 하중 유형과 같은 중요한 요소를 나열하여 작동 매개 변수를 명확하게하십시오.
후보자 자료 확인 : ASM 핸드북과 같은 재료 데이터베이스를 사용하여 인장 강도, 경도 및 부식에 대한 저항과 같은 유사한 기본 품질이있는 자료를 찾으십시오.
프로세스가 작동하는지 확인하십시오. 분말 흐름성 및 소결 수축률과 같은 공정 요소를 확인하려면 10 × 10 × 10 mm 인 인쇄 조각을 작은 테스트합니다.
전체 수명주기 비용 분석 : 재료, 가공, 유지 보수 및 고장의 비용을 추가하여 총 비용이 가장 낮은 대안을 찾으십시오.