3Dプリンタ 航空宇宙タービン部品用ニッケルイン625金属粉末

1紹介

ニッケルベースの超合金,特にインコネル625 (In625) は,特殊な高温強度,耐腐蝕性,耐疲労性により航空宇宙アプリケーションで広く使用されています.添加物製造 (AM)3Dプリンタにより 複雑な航空タービン部品を 廃棄物削減と設計柔軟性の向上で 生産できます

この詳細な説明は,In625金属粉末の特性,3D印刷プロセス,後処理および航空宇宙タービンアプリケーションをカバーします.

2インコネル625 (In625) 金属粉末の特性

In625は,次のような主要な特性を持つニッケル・クロム・モリブデン超合金である.

化学組成 (ASTMB443)

メカニカル・熱特性

• 張力強度: 930 MPa (室温)

• 性能強度: 517 MPa

• 伸縮: 42.5%

• 密度:8.44g/cm3

• 溶融点: 1290〜1350°C

• 酸化耐性:最高980°C

• 腐食耐性: 穴,裂け目,塩水環境に耐える

3D印刷のための粉末特性

• 粒子の大きさの分布: 15 - 45 μm (LPBF) または 45 - 106 μm (DED)

• 形状:球状 (最適な流動性のため)

• 粉末製造方法:ガス原子化 (アルゴンまたは窒素)

• 流動性: ≤ 25s/50g (ホール流量計試験)

• 表面密度: ≥4.5g/cm3

3航空宇宙タービンの3D印刷プロセス

In625 の最も一般的な金属3Dプリンティング方法には,以下が含まれます.

A.レーザー粉末床融合 (LPBF/SLM)

• プロセス: 高性能レーザーでIn625粉末を層ごとに選択的に溶かす.

• 利点:

  • 高精度 (±0.05mm)

  • 表面の細工 (Ra 5 - 15 μm)

  • タービンブレード内の複雑な内部冷却チャネルに適しています

• 典型的なパラメータ:

  • レーザー電源: 200〜400W

  • 層厚さ: 20〜50 μm

  • スキャン速度: 800~1200mm/s

  • 製造速度: 5~20cm3/h

B. 誘導エネルギー堆積 (DED/LENS)

• プロセス:レーザーまたは電子束がIn625粉末を沈殿するときに溶かします.

• 利点:

  • 高度な堆積率 (50〜200cm3/h)

  • 大型のタービン部品と修理に適しています

• 典型的なパラメータ:

  • レーザー電源: 500〜2000W

  • 粉末供給量: 5〜20g/min

C.電子ビーム溶解 (EBM)

• プロセス:電子束を真空で使って In625粉を溶かす.

• 利点:

  • 余剰ストレスの減少 (高温の予熱により)

  • LPBF より高速な建設率

• 典型的なパラメータ:

  • 波動: 5 - 50 mA

  • 加速電圧: 60kV

  • 層厚さ: 50〜100 μm

4航空宇宙タービン部品のための後処理

航空宇宙の厳しい要求を満たすために,後処理は不可欠です.

A. 熱処理

• ストレスの軽減: 870°C 1時間 (空気冷却)

• 溶液 焼却: 1150°C 1 時間 (水で消化)

• 年齢化 (必要に応じて): 700~800°C 8~24時間

B. 熱冷静圧圧 (HIP)

• 目的: 内部 の 孔隙 を 排除 する (疲労 の 耐久 性 を 改善 する)

• パラメーター:100〜150MPaで1200°C,4時間

C. 機械加工 と 仕上げ

• CNC加工: 密度の高い耐久性を持つ部品用

• 表面加工: 表面を滑らかにするために電気化学の磨きや磨き流の加工

• 非破壊性試験 (NDT):X線CT,超音波検査,染料の浸透剤検査

5航空宇宙タービンの応用

3DプリントされたIn625は,以下を含む重要なタービン部品に使用されます.

• タービン・ブレード・ヴァン (内部冷却チャネル付き)

• 燃焼器用内膜 (耐熱性や耐腐蝕性)

• 排気ノズル (高温安定性)

• 燃料ノズル (GE航空のLEAPエンジンは3DプリントのIn625を使用)

• 磨かれたタービン部品の修理 (DED経由)

伝統 的 な 製造 に 対し て の 利点

✔ 減量 (格子構造とトポロジーの最適化)
✔ 生産 速度 を 短く する (複雑 な 道具 の 必要 が ない)
✔ 性能向上 (最適化された冷却チャネル)
✔ 材料 節約 (ほぼ網形製造)

6課題と将来の傾向

課題

• In625 粉末 の 高額 な 費用

• 残留ストレス&歪み (適切な熱処理が必要)

• 粉末の再利用性限界 (通常分解前5〜10サイクル)

将来の傾向:

• AI駆動プロセス最適化 (欠陥のない印刷のために)

• ハイブリッド製造 (AMとCNC加工を組み合わせる)

• 新型合金開発 (高温型)