3D 프린팅 항공기 터빈 부품용 니켈 In625 금속 분말

1소개

니켈 기반의 초연금, 특히 인코넬 625 (In625), 뛰어난 고온 강도, 부식 저항성 및 피로 저항성으로 인해 항공 우주 응용 분야에서 널리 사용됩니다.첨가물 제조 (AM), 또는 3D 프린팅은 재료 폐기물을 줄이고 설계 유연성을 향상시키는 복잡한 항공 터빈 부품의 생산을 가능하게합니다.

이 자세한 설명은 In625 금속 분말, 3D 프린팅 프로세스, 후처리 및 항공 우주 터빈 응용 프로그램의 특성을 다루고 있습니다.

2인코넬 625 (In625) 금속 분말 특성

In625은 니켈, 크롬, 몰리브덴 초연금으로 다음의 주요 특성을 갖는다.

화학적 성분 (ASTM B443)

기계적 및 열적 특성

• 팽창 강도: 930 MPa (실온)

• 강도: 517 MPa

• 연장: 42.5%

• 밀도: 8.44g/cm3

• 녹는점: 1290~1350°C

• 산화 저항성: 980°C까지 우수하다

• 부식 저항성: 구멍, 균열 부식 및 소금 물 환경에 저항력

3D 프린팅용 분말 특성

• 입자 크기 분포: 15 ~ 45 μm (LPBF) 또는 45 ~ 106 μm (DED)

• 형태: 구형 (최적 유동성을 위해)

• 파우더 생산 방법: 가스 원자화 (아르곤 또는 질소)

• 유동성: ≤ 25 s/50g (홀 유동계 시험)

• 겉보기 밀도: ≥ 4.5g/cm3

3항공우주 터빈에서 3D 프린팅 프로세스

In625를 위한 가장 일반적인 금속 3D 프린팅 방법은 다음과 같습니다.

A. 레이저 파우더 베드 퓨전 (LPBF / SLM)

• 프로세스: 고전력 레이저로 In625 분자를 층별로 선택적으로 녹입니다.

• 장점:

  • 높은 정확도 (± 0.05mm)

  • 섬세한 표면 마감 (Ra 5 ~ 15 μm)

  • 터빈 블레이드의 복잡한 내부 냉각 채널에 적합합니다.

• 일반적인 매개 변수:

  • 레이저 전력: 200 ~ 400W

  • 층 두께: 20 ~ 50 μm

  • 스캔 속도: 800~1200mm/s

  • 건설 속도: 5 ~ 20cm3/h

B. 방향 에너지 분포 (DED / LENS)

• 공정: 레이저 또는 전자 빔이 퇴적되는 동안 In625 가루를 녹여줍니다.

• 장점:

  • 더 높은 퇴적 속도 (50 ~ 200 cm3/h)

  • 대형 터빈 부품 및 수리 용품

• 일반적인 매개 변수:

  • 레이저 전력: 500 ~ 2000W

  • 파우더 공급 속도: 5 ~ 20g/min

C. 전자 빔 녹화 (EBM)

• 프로세스: 진공에서 전자 빔을 사용하여 In625 가루를 녹입니다.

• 장점:

  • 잔류 스트레스 감소 (높은 전열 온도 때문에)

  • LPBF 보다 더 빠른 건설 속도

• 일반적인 매개 변수:

  • 빔 전류: 5 ~ 50 mA

  • 가속 전압: 60kV

  • 층 두께: 50~100μm

4항공우주 터빈 부품의 후처리

엄격한 항공 우주 요구 사항을 충족시키기 위해 후처리는 필수적입니다.

A. 열처리

• 스트레스 완화: 1 시간 동안 870°C (공기 냉각)

• 용액 연출: 1시간 동안 1150°C (물 소화)

• 노화 (필요한 경우): 700~800°C 8~24시간

B. 고온 동역 압축 (HIP)

• 목적: 내부 포러시티 를 제거 한다 (피로력 수명 을 향상 시킨다)

• 매개 변수: 1200°C 100~150 MPa에서 4시간 동안

C. 가공 및 완성

• CNC 가공: 밀접한 용도 특징을 위해

• 표면 완화: 경직 표면을 위한 전기화학 경직 또는 경직 흐름 가공

• 비파괴 검사 (NDT): X선 CT, 초음파 검사 또는 염료 침투 물질 검사

5항공 우주 터빈 응용

3D 프린팅 In625은 다음을 포함한 중요한 터빈 부품에 사용됩니다.

• 터빈 블레이드 및 밸리 (내부 냉각 채널)

• 연소 래인러 (열과 부패 저항성)

• 배기 노즐 (고온 안정성)

• 연료 노즐 (GE 항공의 LEAP 엔진은 3D 프린팅 In625을 사용합니다.)

• 마른 터빈 부품 수리 (DED를 통해)

전통적인 제조업 보다 더 많은 이점

✔ 무게 감소 (열망 구조 및 토폴로지 최적화)
✔ 더 빠른 생산 (복잡한 도구가 필요 없다)
✔ 향상된 성능 (최적화 된 냉각 채널)
✔ 소재 절약 (거의 직선 모양 제조)

6과제와 미래 동향

도전 과제:

• In625 파우더 의 높은 비용

• 잔류 스트레스 및 변형 (적절한 열 처리가 필요합니다)

• 분말 재사용 한계 (일반적으로 분해되기 전 5 ~ 10 회)

미래 추세:

• 인공지능 원동 프로세스 최적화 (장애 없는 인쇄)

• 하이브리드 제조 (AM와 CNC 가공을 결합)

• 새로운 합금 개발 (더 높은 온도 변종)