La meilleure poudre IN738 pour l'impression 3D en 2023

Aperçu de la poudre IN738 pour l'impression 3D

L'IN738 est une poudre de superalliage à base de nickel largement utilisée pour la fabrication additive de pièces métalliques de haute performance. Il combine d'excellentes propriétés mécaniques à haute température avec une facilité de traitement, ce qui en fait un choix idéal pour l'impression 3D de composants aérospatiaux et industriels.

Cet article fournit un guide complet sur la poudre d'alliage IN738 pour les applications d'impression 3D. Il couvre la composition, les propriétés, les paramètres d'impression, les applications, les spécifications, les fournisseurs, la manipulation, l'inspection, les comparaisons, les avantages et les inconvénients, ainsi que les questions fréquemment posées sur la poudre IN738. Les informations clés sont présentées dans des tableaux faciles à consulter.

Composition de la poudre IN738

L'IN738 a une composition d'alliage durcissant par précipitation et contenant divers éléments solutés :

Élément	Poids %	Objectif
Nickel	Équilibre	L'élément matriciel offre une résistance à la corrosion
Chrome	15 – 17	Résistance à l'oxydation
Aluminium	3.4 – 4.4	Durcissement par précipitation
Titane	3.2 – 4.2	Durcissement par précipitation
Le fer	12,5 max	Renforcement de la solution solide
Cobalt	8.5 – 10	Renforcement de la solution solide
Molybdène	1.5 – 2.5	Renforcement du fluage
Tantale	1 – 2	Durcissement par précipitation
Carbone	0,11 max	Forme en carbure

Des traces de bore, de zirconium et de magnésium sont également ajoutées pour contrôler la structure du grain.

Propriétés de la poudre IN738

L'IN738 présente les propriétés clés suivantes :

Propriété	Description
Haute résistance	Excellente résistance à la traction et à la rupture par fluage jusqu'à 750°C
Stabilité thermique	Résistance et dureté maintenues jusqu'à 700°C
Résistance à l'oxydation	Forme une couche protectrice d'oxyde Cr2O3
Résistance à la fatigue thermique	Résiste à la fissuration pendant les cycles thermiques
Résistance à la corrosion	Haute résistance à la corrosion à chaud et à l'oxydation
Capacité de traitement	Facilement soudable à l'aide d'un matériau d'apport adapté

Ces propriétés le rendent adapté aux composants aérospatiaux à section chaude exposés à des contraintes extrêmes.

Paramètres d'impression 3D pour la poudre IN738

Des paramètres d'impression optimisés sont nécessaires pour traiter la poudre IN738 :

Paramètres	Valeur typique	Objectif
Épaisseur de la couche	20-50 μm	Des couches plus fines améliorent la résolution
Puissance du laser	180-500 W	Condition de fusion sans évaporation
Vitesse de balayage	800-1600 mm/s	Équilibre entre la densité et le temps de construction
Espacement des trappes	50-200 μm	Densité et propriétés mécaniques
Structure de soutien	Minime	Facilité d'enlèvement, finition de la surface
Gaz inerte	Argon	Prévenir l'oxydation pendant l'impression

La sélection des paramètres dépend de facteurs tels que la géométrie de la construction, les exigences mécaniques, les besoins en matière d'état de surface et l'orientation.

Applications des pièces IN738 imprimées en 3D

Les composants IN738 fabriqués de manière additive servent à des applications critiques dans :

L'industrie	Composants
Aérospatiale	Aubes de turbines, chambres de combustion, pièces d'échappement
Production d'électricité	Pièces pour le parcours des gaz chauds, échangeurs de chaleur
Automobile	Roues et soupapes du turbocompresseur
Traitement chimique	Pompes, vannes, carters

Les avantages par rapport à l'IN738 coulé/travaillé comprennent des géométries complexes, des délais de livraison réduits et un rapport achat-vol.

Spécifications de la poudre IN738 pour l'impression 3D

La poudre IN738 est disponible dans le commerce et répond aux spécifications de composition et de qualité :

Paramètres	Spécifications
Gamme de taille des particules	15-45 μm typique
Forme des particules	Morphologie sphérique
Densité apparente	> 4 g/cc
Densité du robinet	> 6 g/cc
Débit de Hall	> 23 secondes pour 50 g
La pureté	>99,9%
Teneur en oxygène	<300 ppm

D'autres gammes de tailles, de puretés et de tolérances plus étroites sont possibles pour des applications spécifiques.

Fournisseurs de poudre IN738

Les vendeurs de poudre IN738 réputés sont les suivants

Fournisseur	Localisation
Praxair	ÉTATS-UNIS
Produits en poudre pour charpentier	ÉTATS-UNIS
Sandvik Osprey	ROYAUME-UNI
Erasteel	Suède
AMETEK	ÉTATS-UNIS
Technologie LPW	ROYAUME-UNI

Les prix varient de $90/kg à $220/kg en fonction de la qualité, de la répartition des tailles et de la quantité commandée.

Manipulation et stockage de la poudre IN738

En tant que métal réactif, la poudre IN738 nécessite une manipulation contrôlée :

• Stocker les récipients scellés dans un environnement frais et sec, sous gaz inerte.
• Éviter le contact avec l'humidité, les acides et les agents oxydants.
• Utiliser des récipients et des équipements de transfert conducteurs
• Mettre l'équipement à la terre pour dissiper les charges statiques
• Minimiser la production et l'accumulation de poussière
• Une ventilation locale par aspiration est recommandée
• Respecter les précautions de la fiche de données de sécurité

Un stockage et une manipulation appropriés permettent d'éviter les changements de propriété ou les risques.

Inspection et test de la poudre IN738

Les méthodes de contrôle de la qualité de la poudre IN738 sont les suivantes :

Méthode	Paramètres testés
Analyse granulométrique	Distribution de la taille des particules
Diffraction laser	Distribution de la taille des particules
Imagerie SEM	Morphologie et microstructure des particules
EDX/XRF	Chimie et composition
XRD	Phases présentes
Pycnométrie	Densité
Débit de Hall	Fluidité de la poudre

Les tests effectués conformément aux normes ASTM en vigueur garantissent la cohérence d'un lot à l'autre.

Comparaison de l'IN738 avec d'autres poudres d'alliage

L'IN738 se compare à d'autres superalliages à base de nickel :

Alliage	Résistance à l'oxydation	Coût	Imprimabilité	Soudabilité
IN738	Excellent	Moyen	Excellent	Bon
IN718	Moyen	Faible	Juste	Excellent
Haynes 282	Excellent	Très élevé	Bon	Limitée
Inconel 625	Bon	Moyen	Excellent	Excellent

En termes d'imprimabilité et de performance, l'IN738 offre le meilleur équilibre par rapport à des alternatives telles que l'IN718 ou l'Haynes 282.

Avantages et inconvénients de la poudre IN738

Pour	Cons
Excellente solidité et résistance à l'oxydation à haute température	Plus cher que la poudre d'alliage IN718
Facilement soudable à l'aide d'un mastic adapté	ductilité à la traction à température ambiante plus faible
Largement validée pour les processus d'AM	Nécessite un pressage isostatique à chaud pour réduire les contraintes
Performances comparables/supérieures à celles de la fonte IN738	Nécessité d'un stockage et d'une manipulation en atmosphère contrôlée
Géométries complexes possibles	Résistance limitée au fluage à haute température

L'IN738 offre des performances exceptionnelles pour les pièces critiques à chaud, mais il est plus coûteux que les autres options d'alliages de nickel.

Questions fréquemment posées sur la poudre IN738 pour l'impression 3D

Voici quelques questions fréquemment posées sur la poudre IN738 :

Q : Quelle est la taille de particule recommandée pour l'impression de l'IN738 ?

R : 15-45 microns est la taille typique utilisée, offrant une bonne fluidité ainsi qu'une résolution et une densité élevées. Des particules plus fines, inférieures à 10 microns, peuvent améliorer la densité et l'état de surface.

Q : Pourquoi l'IN738 est-il adapté à l'impression 3D ?

R : Les facteurs clés sont l'imprimabilité, les propriétés mécaniques, la soudabilité et l'utilisation antérieure dans des processus conventionnels qui facilitent la validation. L'IN738 a été conçu pour le traitement par corroyage, ce qui le rend facilement adaptable à la fabrication additive.

Q : Quel traitement ultérieur est nécessaire pour les pièces imprimées en IN738 ?

R : Des post-processus tels que le pressage isostatique à chaud, le traitement thermique et l'usinage sont généralement nécessaires pour réduire les contraintes et obtenir les dimensions, la finition de surface et les propriétés finales requises.

Q : Des structures de soutien sont-elles nécessaires pour l'impression de l'IN738 ?

R : Des structures de support minimales sont recommandées pour éviter les difficultés de retrait des surfaces et des canaux complexes. La poudre sphérique IN738 s'écoule bien et ne nécessite pas de supports importants.

Q : Quelles sont les alternatives à la poudre IN738 pour l'impression 3D ?

R : Les principales alternatives sont IN718, IN625, Hastelloy X, Haynes 282, Mar-M247 et C263. Cependant, l'IN738 offre les meilleures propriétés globales en termes de performances et de fabricabilité.

Q : Quelle densité peut-on atteindre avec les composants IN738 imprimés en 3D ?

R : Des densités supérieures à 99% sont facilement obtenues pour l'IN738 avec des paramètres d'impression 3D optimisés. Cela correspond aux propriétés des produits IN738 corroyés ou coulés traités traditionnellement.

Q : Les pièces en IN738 peuvent-elles être usinées après l'impression 3D ?

R : Oui, les procédés d'usinage tels que le tournage, le perçage et le fraisage peuvent être utilisés pour obtenir un meilleur état de surface et une plus grande précision. Des paramètres d'outillage appropriés sont nécessaires pour l'usinage du matériau IN738 durci par précipitation.

Q : Quelle est la rugosité de surface typique des pièces IN738 imprimées ?

R : Les valeurs de rugosité de surface (Ra) d'environ 8 à 16 microns sont typiques, mais elles peuvent être encore améliorées par l'usinage et d'autres processus de finition.

Q : L'IN738 nécessite-t-il un pressage isostatique à chaud (HIP) après l'impression 3D ?

R : Le HIP permet de réduire les contraintes internes et d'atteindre une densité de 100%, mais il n'est pas obligatoire. Pour les applications non critiques, un traitement thermique post-processus peut suffire.

Q : Quels sont les défauts d'impression 3D les plus courants observés avec l'IN738 ?

R : Des défauts tels que la porosité, la fissuration, la distorsion, la fusion incomplète et la rugosité de la surface peuvent se produire, mais ils sont atténués par des paramètres et des procédures optimisés.