Никелевые сплавы, используемые в промышленности, изготавливаются из никеля, добываемого из природных руд, таких как пентландит, лимонит или гарниерит. После добычи руда очищается до чистого никеля, который затем используется для производства сплавов с особыми свойствами. Некоторые из важнейших сплавов в отрасли названы в честь компаний, которые их запатентовали.

Inconel — это семейство суперсплавов на основе никеля и хрома, известных своей высокой жаростойкостью и коррозионной стойкостью. Два основных сплава, Inconel 625 и Inconel 718, различаются по составу. Inconel 625 богат никелем, хромом, молибденом и ниобием, а Inconel 718 содержит больше железа, меньше молибдена и включает титан, алюминий и больше ниобия.

Этот сплав, состоящий в основном из кобальта, хрома, никеля и молибдена, обеспечивает коррозионную стойкость в кислых и химических средах. Хастеллой® X, аустенитный сплав, содержит небольшое количество кобальта, молибдена и вольфрама, что обеспечивает ему отличную стойкость к окислению при высоких температурах. Эти свойства делают его предпочтительным материалом для реактивных двигателей и промышленных печей.

Это семейство суперсплавов на основе никеля было разработано компанией Haynes International, известной своими высокоэффективными материалами для экстремальных условий. Среди наиболее распространённых сплавов — сплавы марок 230, 282 и 214, известные своей жаростойкостью и высокой структурной стабильностью. Помимо трех упомянутых сплавов, существуют и другие, такие как монель (сплав никеля и меди), ковар (сплав никеля, железа и кобальта) или инвар (сплав железа и никеля, содержащий 36% никеля).

Для использования в 3D печати никель необходимо сначала превратить в высококачественный металлический порошок. Это преобразование осуществляется преимущественно с помощью методов распыления, в частности, газового и плазменного распыления, которые наиболее распространены. После получения порошок тщательно сортируется и упаковывается. Эти сложные процессы позволяют производить порошки никелевых сплавов, соответствующие строгим стандартам передовых отраслей промышленности.

3D печать никелевыми сплавами в основном основана на технологиях с использованием металлических порошков. Основными из них являются лазерная литьевая формовка (DMLS), электронно-лучевая литьевая формовка (EBM) и DED. Каждый из этих методов требует тщательной оптимизации таких параметров, как мощность лазерного или электронного луча, скорость сканирования и даже толщина слоя, для обеспечения механических свойств и качества получаемых деталей. В случае струйной печати выбор связующего важен для обеспечения хорошей когезии между слоями. Кроме того, поскольку печатаемые детали изначально очень пористые, необходимо контролировать распределение связующего и плотность порошка, чтобы ограничить усадку и деформацию при спекании.

Никелевые сплавы обладают множеством преимуществ при использовании в аддитивном производстве. Их превосходная термостойкость позволяет им сохранять структурную целостность даже при температурах выше 700 °C, что делает их идеальными материалами для деталей, эксплуатируемых в экстремальных условиях. Более того, 3D печать предоставляет большую свободу проектирования, позволяя создавать сложные и оптимизированные геометрические формы, которые часто невозможно получить традиционными методами. Эти передовые возможности проектирования способствуют созданию более лёгких и эффективных деталей, что является ключевым преимуществом в таких отраслях, как аэрокосмическая и автомобильная промышленность.

Однако эти материалы не лишены ограничений. Высокая стоимость порошков никелевых сплавов является серьёзным препятствием для их внедрения, значительно увеличивая производственные затраты. Кроме того, детали, напечатанные на 3D принтере, обычно требуют последующей обработки, такой как термическая или дополнительная механическая обработка, что может увеличить сроки изготовления. Наконец, работа с мелкодисперсными металлическими порошками связана с проблемами безопасности и охраны здоровья, требуя соблюдения строгих протоколов и использования соответствующих средств индивидуальной защиты.

Никелевые сплавы, используемые в 3D печати, находят применение в различных отраслях благодаря своим свойствам. В аэрокосмической промышленности они используются для изготовления деталей реактивных двигателей, таких как лопатки турбин и камеры сгорания, которые должны выдерживать экстремальные температуры и высокие механические нагрузки. В автомобильной промышленности эти сплавы используются для производства высокопроизводительных деталей, таких как турбокомпрессоры и выхлопные системы, благодаря своей стойкости к воздействию тепла и коррозии.

В медицине их предпочитают использовать для изготовления индивидуальных имплантатов и медицинских устройств благодаря их долговечности и биосовместимости. Наконец, в нефтегазовой промышленности они используются для производства деталей бурового и перерабатывающего оборудования, рассчитанных на работу в условиях агрессивных сред и высоких температур. Таким образом, многие отрасли уже используют преимущества никелевых сплавов в 3D печати.

Никелевые сплавы обладают превосходными механическими характеристиками и коррозионной устойчивостью. 3D печать никелевыми сплавами позволяет реализовать сложные проекты. Узнайте о 3D печати металлом в DigitalCraft3D!