poudres d'hastelloy est une marque déposée de Haynes International, Inc. désignant une famille de superalliages à base de nickel résistant à la corrosion. Les poudres d'Hastelloy sont de fines particules métalliques fabriquées à partir de divers alliages d'Hastelloy et utilisées principalement pour la fabrication additive et les applications de soudage nécessitant une grande résistance mécanique, thermique et à la corrosion.
Aperçu des poudres d'Hastelloy
Les poudres d'Hastelloy offrent une stabilité structurelle exceptionnelle et une résistance à la déformation par fluage thermique dans une large gamme de températures élevées. Les propriétés clés qui font que l'Hastelloy est bien adapté à la fabrication additive sont les suivantes :
- Résistance élevée maintenue en cas d'exposition prolongée à une chaleur extrême
- Excellente résistance à la corrosion, notamment à l'oxydation et à divers acides
- Excellentes caractéristiques de fabrication permettant des conceptions complexes avec des surplombs
- Stabilité dimensionnelle pendant le fonctionnement à des températures élevées et cryogéniques
- Facilité d'impression combinée à une bonne fluidité et à une bonne densité d'emballage
L'Hastelloy est disponible dans plusieurs variantes d'alliage optimisées pour des conditions spécifiques. Les poudres d'Hastelloy les plus couramment utilisées en AM sont les alliages à base de nickel Hastelloy X, Hastelloy C276 et Hastelloy C22.
Types de poudre d'Hastelloy
Compositions de poudres d'Hastelloy
| alliage | Nickel (%) | Chrome (%) | Fer (%) | Molybdène (%) | Autres éléments clés |
|---|---|---|---|---|---|
| Hastelloy X | 47.5 min | 21.5 – 23.5 | 18.5 max | 9 – 10 | Cobalt, tungstène |
| Hastelloy C276 | Balance | 14.5 – 16.5 | 4 – 7 | 15.5 – 17 | Molybdène, tungstène |
| Hastelloy C22 | Balance | 20 – 22.5 | 2.5 max | 12.5 – 14.5 | Chrome, tungstène |
Source : Fiches techniques Haynes International
La composition exacte est contrôlée pour équilibrer les propriétés telles que la soudabilité, la fabricabilité et la résistance à la fissuration environnementale pour des conditions de service spécifiques.
Principales caractéristiques des produits populaires Poudres d'Hastelloy
| alliage | Propriétés principales | Applications courantes |
|---|---|---|
| Hastelloy X | Excellente résistance à haute température <1,200°C, résistance à l'oxydation, à la fatigue thermique et au fluage. Utilisé pour les revêtements de combustion, les buses de pulvérisation, les puits thermométriques. | Moteurs d'avion, fours industriels, nucléaire & ; équipement de traitement chimique. |
| Hastelloy C276 | Résistance supérieure à la corrosion, en particulier contre les piqûres et la corrosion caverneuse, même dans les acides oxydants. Utilisé pour les vannes, les pompes et les tuyauteries. | Traitement chimique, contrôle de la pollution, production de pâte à papier et de papier. |
| Hastelloy C22 | Résistance extrêmement élevée à la corrosion dans de nombreux environnements – ; à la fois oxydants et réducteurs. Utilisé pour les condenseurs, les échangeurs de chaleur et les tuyauteries. | Traitement chimique, désulfuration des gaz de combustion, traitement des déchets. |
Spécifications de la poudre d'Hastelloy
Les poudres d'Hastelloy doivent répondre à des normes précises de distribution de taille et de pureté pour obtenir des résultats d'impression fiables et reproductibles.
Distribution de la taille des poudres d'Hastelloy
| Taille des mailles | Gamme de diamètres de particules |
|---|---|
| 140x – ; 325 | 38 – ; 105 microns |
| 230x – ; 400 | 32 – ; 63 microns |
| 270x – ; 500 | 20 – ; 53 microns |
Les distributions de tailles étroites, comprises entre 25 et 45 microns, sont les plus adaptées aux systèmes courants d'AM par laser ou par faisceau d'électrons.
Normes de pureté pour les poudres d'Hastelloy
| Élément d'impureté | Limite acceptable |
|---|---|
| Oxygène (O2) | 0.06% max |
| Azote (N2) | 0.10% max |
| Carbone (C) | 0.08% max |
Des niveaux élevés d'oxygène et d'azote peuvent entraîner des problèmes de porosité lors de l'impression. Les limites permettent de garantir des pièces métalliques denses et de qualité.
Poudres d'Hastelloy
| Grade | Description |
|---|---|
| Grade A | Répond à toutes les exigences en matière de taille, de composition chimique et d'homogénéité des lots. Utilisé pour la plupart des applications AM. |
| Note B | Contrôle de taille et normes de pureté plus stricts que pour la qualité A. Pour les applications plus critiques. |
| Grille C | Développement d'alliages sur mesure, applications à haute performance. |
Les poudres de qualité supérieure permettent un contrôle de qualité plus strict pour les applications réglementées et à haut risque.
Applications de la Poudres d'Hastelloy dans AM
Grâce à leurs propriétés exceptionnelles, les alliages Hastelloy sont utilisés dans un large éventail d'industries exigeantes lorsqu'ils sont fabriqués à l'aide des techniques d'AM.
Applications de la poudre d'Hastelloy par l'industrie
| L'industrie | Applications courantes |
|---|---|
| Aérospatiale | Aubes de turbines, tuyères de carburant, chemises et boîtiers de combustion |
| Produits chimiques | Vannes, pompes, cuves de réaction, tuyauterie |
| Pétrole et gaz | Arbres de Noël des têtes de puits, outils de fond de puits, vannes |
| Automobile | Boîtiers de turbocompresseurs, rotors de surcompresseurs |
| Médical | Instruments chirurgicaux, implants |
| Moules en verre | Surfaces de contact avec le verre fondu |
La résistance inégalée à la chaleur et à la corrosion de l'Hastelloy élargit les applications possibles sur divers marchés. L'AM permet d'obtenir des pièces complexes qui ne conviennent pas aux méthodes traditionnelles.
Comparaison des procédés AM pour la poudre d'Hastelloy
| Processus | Description | Avantages | Limites |
|---|---|---|---|
| DMLS | Utilise le laser pour faire fondre sélectivement la poudre couche par couche sur la base d'un modèle CAO. Il s'agit du processus d'AM métallique le plus courant. | La combinaison de la complexité des pièces, de la vitesse et des propriétés des matériaux en fait un choix privilégié pour l'Hastelloy. | Tailles limitées, plus lent que le jet de liant, coût des pièces plus élevé. |
| LBM – ; EBM | La fusion par faisceau d'électrons permet de fusionner des poudres métalliques à l'aide d'un faisceau d'électrons de grande puissance dans le vide. | Densité et consistance excellentes du matériau. Grands volumes de construction jusqu'à une capacité de 1000 litres. | Coût d'équipement plus élevé, choix de matériaux limité par rapport au laser, vitesses de fabrication plus lentes. |
| Jetting de liant | Agent liant liquide déposé sélectivement pour relier les particules de poudre. | Extrêmement rapide, géométries de pièces illimitées, coûts d'équipement réduits. | Pièces de faible densité nécessitant un processus de frittage secondaire. Choix limité de matériaux. |
Les méthodes basées sur le laser offrent le meilleur équilibre entre la qualité des pièces et la flexibilité pour les petites et moyennes séries. Les procédés EBM et à jet de liant conviennent mieux aux gros volumes.
Fournisseurs de poudre d'Hastelloy
Les principaux fabricants fournissant des poudres métalliques d'Hastelloy de haute qualité sont les suivants :
Fabricants de poudre d'Hastelloy
| Entreprise | Options de qualité de la poudre | Fourchette de prix typique |
|---|---|---|
| Sandvik Osprey | Grades A-C, tous les alliages courants | 90 à 150 $/kg |
| Additif pour charpentier | Grades A & ; B | 100-180 $/kg |
| Höganäs | Grade A et sur mesure | 75-220 $/kg |
| Praxair | Grade A, alliages sélectionnés | 80-140 $/kg |
Les prix varient en fonction du volume de la commande, de la répartition des tailles, des exigences chimiques et des niveaux d'impureté autorisés.
FAQ
Quelle est la meilleure taille de particules pour le DMLS ou la fusion laser sur lit de poudre ?
Il est recommandé d'utiliser des particules d'une taille comprise entre 25 et 45 microns, la taille médiane optimale se situant entre 30 et 40 microns. Cela permet d'équilibrer l'étalement, la fluidité et la densité de tassement élevée nécessaires pour obtenir des couches homogènes et de haute qualité lors de l'impression.
La poudre d'Hastelloy est-elle réutilisable après l'impression ?
Oui, la poudre d'Hastelloy peut être collectée, tamisée et mélangée avec de la poudre fraîche supplémentaire 3 à 5 fois typiquement avant de devoir être remplacée, ce qui la rend très économique. La taille ou la forme des particules peut changer au cours des cycles de réutilisation, ce qui doit être surveillé.
Combien de fois les pièces en Hastelloy peuvent-elles être refondues au cours du processus AM ?
il est recommandé d'effectuer au maximum 2 à 3 cycles de fusion pour les alliages d'Hastelloy afin d'éviter une dérive de la composition qui nuit aux propriétés mécaniques. Une fois la limite de refusion atteinte, le matériau doit être remplacé par de la poudre fraîche.
Quelle nuance d'Hastelloy présente la meilleure résistance à la corrosion ?
L'Hastelloy C276 présente la résistance à la corrosion la plus complète dans divers environnements tels que les acides oxydants, les chlorures, etc. L'Hastelloy C22 est également extrêmement résistant. Le choix de la nuance dépend des conditions d'exposition spécifiques.
Quels sont les exemples d'applications de la poudre d'Hastelloy ?
Les applications courantes qui tirent parti de la résistance à la chaleur et à la corrosion de l'Hastelloy comprennent les chambres de combustion de l'aérospatiale, les soupapes et les raccords de moteurs d'avion exposés à des gaz chauds et corrosifs, les équipements de traitement chimique industriel tels que les tuyaux et les réservoirs, les échangeurs de chaleur pour le contrôle de la pollution, les systèmes de manutention et de retraitement du combustible nucléaire, et les outils de forage pétrolier/gazier.
