K465 합금 파우더: 구성, 성질, 용도 및 사양

K465는 항공 우주, 화력 발전, 화학 공정 산업에서 고온이나 부식성 환경에 노출되는 부품에 널리 사용되는 소재가 되었습니다. 이 소재를 사용하면 최적의 성능을 위해 복잡한 기하학적 모양을 3D 프린팅 할 수 있습니다.

이 글은 첨가제 제조를 위한 K465 초합금 파우더의 조성, 특성, 응용 분야, 사양, 가용성, 처리, 비교에 대한 자세한 정보를 제공합니다.

K465 합금 가루 구성

K465 니켈 기반 초합금 분말의 공칭 구성은 다음과 같습니다.

요소	중량 %
니켈(Ni)	균형
크로뮴(Cr)	15 – 17%
코발트(Co)	9 – 10%
몰리브덴 (Mo)	3%
탄탈륨 (Ta)	4.5 – 5.5%
알루미늄(Al)	5 – 6%
타이타늄 (Ti)	0.5 – 1%
붕소 (B)	최대 0.01%
탄소(C)	최대 0.03%
지르코늄(Zr)	최대 0.01%
니오븀(Nb)	최대 1%

니켈은 합금의 기본을 형성하고 내열성 강도를 위한 면심 입방 격자를 제공합니다. 크롬, 코발트, 몰리브덴과 같은 원소는 고용체 강화에 기여하고 침전 경화를 가능하게 합니다.

알루미늄과 티타늄을 더하여 니켈3(알루미늄, 티타늄)을 침전시켜 700℃까지 경도와 크리프 내성을 부여합니다. 탄탈럼은 고용체 강화를 제공하고 결정 구조 제어에 필요한 탄화물을 형성합니다. 붕소는 복합 탄화물의 침전을 도와줍니다.

K465 니켈 슈퍼합금 파우더의 조성이 균형을 이루어 고성능 적층 제조 구성 요소에 필요한 강도, 연성, 내식성, 용접성이 결합됩니다. 합금 원소의 최적 수준은 최종 부품 요구 사항에 따라 조정할 수 있습니다.

K465 합금의 분말 특성

레이저 파우더 bed 융합 또는 전자 빔 용융을 통해 처리된 K465 superalloy 파우더는 제작과 열처리된 상태에서 다음과 같은 특성을 보유하고 있습니다.

기계적 특성

부동산	구성된 조건	열처리 후
장력 강도 (Tensile strength)	1050~1250MPa	1150~1350MPa
항복강도	750~950 MPa	1000~1200MPa
연장	10 – 25%	8 – 15%
단단함 (Dandanhame)	35-45 HRC	42 - 48 HRC

• 주조 및 단조 니켈 계 초합금과 비교될 만한 높은 강도 수준
• 열처리 후 연성 보존은 일부 형성/단조 허용
• 용액 처리 후 감마 프라임 상에 의한 석출 경화

물리적 특성

부동산	가치
밀도	8.1 – 8.3 g/cc
용융점	1260–1350C
열 전도성	11 - 16 W/m-K
열 팽창 계수	12 - (16 x 10^-6)?/K

고온 특성

부동산	가치
서비스 온도	최대 700 °C
산화 저항	최대 850¡«C에 안전
상 안정성	녹는점의 70%까지 강도를 유지
크리프 파단 강도	700°C에서 140MPa 1000시간

• 최대 서비스 온도에서도 절반 이상의 강도를 유지합니다.
• 가스터빈 환경에서 내산화 및 내열부식
• 고온 하중 하에 우수한 크리프 파괴 강도

다른 주목할만한 속성

• 통용적인 용접용융 방법을 사용하여 용접 가능
• AM 빌드에서의 우수한 표면 마감과 치수 정밀도
• 다양한 열처리를 통해 맞춤 설정 가능
• 높은 열피로 및 균열 성장 저항성

기계적, 물리적, 열적 특성의 균형 잡힌 집합으로 인해 K465는 항공우주 엔진, 발전 시스템 및 화학 처리 장비에서 발생하는 극한 환경에 적합합니다. 이러한 특성은 애플리케이션 요구 사항에 따라 미세 조정될 수 있습니다.

K465 합금 파우더 애플리케이션

부가적으로 제조한 K465 초합금 부품의 주요 응용 분야는 다음과 같습니다.

항공우주:

• 제트 엔진의 연소기 라이너, 증강기, 화염 홀더
• 구조용 브라켓, 프레임, 하우징, 피팅
• 터빈 블레이드와 베인과 같은 뜨거운 구역 구성 요소
• 로켓 추진 시스템 및 우주선 엔진

발전:

• 기계관, 보일러 및 폐열 회수 시스템의 열교환기, 파이프, 밸브, 매니폴드
• 가스터빈 고온 가스 경로 구성 요소와 같이 노즐, 슈라우드
• 태양열 수신기와 집열기

자동차:

• 터보차저 휠 및 하우징
• 배기 시스템 매니폴드 및 구성 요소

화학 처리:

• 개질 튜브, 반응기 용기, 열교환기 구성요소
• 부식성 화학물질용 파이프, 밸브, 펌프
• 만드렐, 복합 부품 고정기와 같은 툴링

이점:

• 경쟁 합금보다 낮은 밀도로 700°C 이상에서 지속적인 사용에 견딜 수 있음
• 고온 가스 환경에서의 내산화 및 내부식성
• 주조 니켈합금과 비교 시 구성 부품의 중량을 줄여줌
• 캐스팅으로는 불가능한 복잡한 최적화된 기하학도 가능하게 함
• 여러 부분을 한 프린트 구성품으로 통합
• 감산 방식에 비해 재료 낭비 절약
• 기존 처리 방식과 비교해 리드 타임 단축

K465는 항공기 엔진 및 육상 발전 시스템에서 더 무겁고 비용이 많이 드는 초합금의 대체품으로 자주 사용됩니다. 이 합금 가루는 극심한 온도, 압력, 부식성 작동 조건의 요구 사항을 충족하도록 조절할 수 있습니다.

K465 합금 파우더 사양

AM 공정용 K465 합금 가루는 다음의 공칭 사양에 따라 다양한 제조사에서 공급됩니다.

파라미터	사양
입자크기 분포	15~53 마이크론
산소 함유량	최대 0.05%
질소 함량	최대 0.05%
형태학	구상체
겉보기 밀도	4.0-4.5 g/cc
탭 밀도	4.5~5.0 g/cc
유량	15 - 25 s/50g

• AM 공정에 최적화된 분말 입자 크기 분포
• 높은 분말 유동성은 균일한 층 퍼짐을 보장합니다
• 낮은 산소 함량으로 인해 빌드에 결함이 생길 위험이 최소화
• 구형 형태는 충진과 파우더 침대 밀도에 유리합니다.

추가 요구 사항:

• 분말은 오염을 방지하기 위해 비활성 분위기에서 취급되어야 합니다.
• 양호한 분말 흐름을 위해 수분함량은 0.1wt% 이하로 유지해야 합니다.
• 아르곤을 넣은 밀폐 용기에 최대 1년까지 보관 가능
• 저장 상태 저하 방지를 위해 주내로 사용해야 할 컨테이너 열기

예상되는 기계적 특성이 있는 고밀도 첨가제 제조(AM) 부품을 얻으려면 크기, 모양, 화학적 성분, 취급 등의 분말 사양을 충족해야 합니다.

K465 합금 파우더 사용 가능

K465 수퍼합금 파우더는 다음과 같은 주요 공급업체에서 구매할 수 있습니다:

제조사	제품명
프락세어	TA1
카펜터 어디티브	CarTech K465
Sandvik Osprey	K465-TCP
에라스틸	Stellite AM K465

합금 파우더는 R&D 목적으로 사용되는 1kg 용기에서부터 생산량 목적으로 사용되는 1000kg 용기까지 다양한 사이즈로 판매됩니다. 가격은 수량과 제조사에 따라 kg당 $90-$150 범위입니다.

리드 타임 주문 확인 후 납품까지 일반적으로 2-8주가 소요됩니다. 맞춤형 입자 크기 분포와 특수 취급은 리드 타임이 더 길어질 수 있습니다.

K465 파우더 재고를 면밀히 모니터링하고 품절 예정 상당히 앞서서 재발주해야 합니다. 부족되면 고가의 AM 기계 가동 중단이 발생할 수 있습니다. 재고를 유지하기 위해 주문을 시간적으로 나눠주는 것을 고려하세요.

K465 합금 파우더 처리

AM 공정에 대한 파라미터 범위:

과정	예열 온도	레이어 두께	레이저 전력	스캔 속도	헤치 스페이싱
DMLS	150~180°C	20~60 ㎛	195 ~ 250와트	600 ~ 1200 mm/초	0.08 – 0.12 mm
EBM	1000 – 1100¡«C	50~200 Ãœm	5~25 mA	50 – 200 mm/s	0.1~0.2mm

• DMLS = 직접 금속 레이저 소결
• EBM = 전자 빔 멜팅
• 범위가 더 넓은 매개변수는 표면 마무리, 제작 시간 또는 기계적 특성을 최적화하는 유연성을 제공합니다.
• 예열은 잔류응력을 줄입니다. EBM은 온도가 높아짐에 따라 증가
• 느린 스캔 속도는 밀도를 향상시키지만 조립 시간을 연장합니다.
• 미세한 해치 간격은 기공을 줄이지만 좀 더 많은 스캔 패스가 필요함

포스트 프로세싱:

• EDM 와이어 절단을 사용하여 빌드 플레이트에서 부품 제거
• 유리 비드 블라스팅을 통한 잔류 분말 제거
• 870¡«C에서 1시간 동안 압력 해제 열처리
• HIP 처리 1160도에서 100MPa의 압력으로 4시간
• 760¡«C에서 10시간 동안 가열된 시효 경화 열처리

후처리의 이점:

• HIP는 내부 보이드를 밀봉하고 다공성을 최소화합니다.
• 열처리는 잔류응력을 완화하고 최적의 경도를 달성합니다
• 주조 및 단조에 상당하는 기계적 특성을 가진 100%에 가까운 밀도 부품을 산출
• 추가 핫 등압성(HIP) 및 열처리는 특성을 더욱 향상시킬 수 있음

파라미터 선택, 서포트 구조, 빌드 방향, 후 처리 단계는 모두 사용되는 AM 기술과 필요한 특성을 기반으로 최적화할 수 있습니다.

K465를 다른 수퍼 합금 가루와 비교해 보면

K465 대 Inconel 718

합금	K465	인코넬 718
밀도	높은	더 낮게
장력 강도 (Tensile strength)	비슷한	비슷한
서비스 온도	섭씨 100¡« 더 높다	최대 650º C
비용	2배비싸다	더 경제적

• 비용 증가가 합리적인 고온 성능을 위해 K465가 선택됨
• 낮은 온도 응용분야에 더욱 경제적인 Inconel 718

K465 대 헤인즈 282

합금	K465	Haynes 282
가공성	더 나은	더 어려워
열 전도성	높은	더 낮게
서비스 온도	비슷한	비슷한
비용	비슷한	비슷한

• K465에서는 금이 가지 않고 레이저 프린트 및 후공정하기가 쉬움
• 빌드 후 Haynes 282는 응고 균열이 발생하기 더 쉽습니다

K465 대비 CM 247 LC

합금	K465	CM 247 LC
밀도	더 낮게	높은
힘	비슷한	비슷한
연성	높은	더 낮게
비용	더 낮게	높은

• K465는 뛰어난 강도와 인성 조합을 지닌다
• CM 247 LC에 대한 저가 합금 대안

K465 대 Inconel 625

합금	K465	Inconel 625
서비스 온도	높은	최대 700 °C
내식성	보통	훌륭함
비용	높은	더 낮게
가용성	더욱 제한된	쉽게 사용 가능

• 고온 기능보다 내식성이 중요한 경우 Inconel 625 선택됨
• 극한의 온도를 보이는 제트 엔진 부품에 적합한 K465

K465가 대안에 비해 우수하거나 미치지 못하는 점을 파악하면 AM 구성 요소에 사용할 재료를 선택하는 데 도움이 됩니다. 이 합금은 비용, 가용성, 가공성, 특성의 균형을 조절하도록 조정할 수 있습니다.

K465 합금 파우더 - 자주 묻는 질문

Q: K465 파우더는 어떤 전처리 단계가 필요한가요?

A: K465 파우더는 운송 및 보관 중 흡수한 수분을 제거하려면 1-4시간 동안 100-150℃에서 건조해야 합니다. 20-63미크론 사이로 체질하면 리코터 문제를 일으킬 수 있는 큰 입자를 제거할 수 있습니다.

Q: K465는 열 등압 성형(HIP) 후 처리가 필수인가요?

A: HIP는 K465에는 권장되지만 필수는 아닙니다. 이는 내부 공극을 막고 최대 밀도 및 기계적 특성을 달성하는 데 도움이 됩니다. 일반적으로 100MPa에서 1160¡«C, 4시간 동안 HIP 처리합니다.

Q: K465의 성질을 조정하기 위해 사용할 수 있는 열처리는 무엇입니까?

A: 1150¡«C에서 용체화 열처리에 700~850¡«C 사이의 단일 또는 이중 노화를 추가하면 강도와 연성을 최적화할 수 있습니다. 용체화 열처리 이후 급속 냉각하면 특성이 향상됩니다.

Q: K465 초합금은 수리를 목적으로 용접이 가능한가?

A: 그렇습니다. K465는 ER NiCrMo-10 필러 메탈을 사용해 용접할 수 있습니다. 용접 후 성질을 회복하는 데에는 1175°C에서의 용액 처리와 845°C에서의 시효 처리가 필요합니다.

Q: K465 빌드에서는 어떤 제조상 결함이 발생할 수 있나요?

A: 퓨전 결손 다공성, 층간 균열, 박리와 왜곡은 파라미터 최적화가 필요한 잠재적 결함입니다. 예열을 낮추고 주사 속도를 빠르게 하면 위험이 증가합니다.

Q: 첨가 공정된 K465 부품에 사용할 수 있는 마무리 방식은?

A: 가공, 숏 피닝, 화학적 에칭 및 전기 연마는 표면 거칠기 향상을 허용합니다. 이는 비파괴 검사를 용이하게 하고 피로 수명을 향상합니다.

Q: K465 합금 파우더는 특별한 보관 주의 사항이 필요한가?

A: K465 파우더는 신속하게 수분을 흡수하므로 밀폐형 아르곤 정제 용기에 보관해야 합니다. 분해를 예방하려면 용기 개봉 1주 이내에 사용하세요.

Q: K465 분말을 취급할 때는 어떤 안전 예방 조치가 필요한지요?

A: K465 분말은 인화성이 없지만 피부/눈을 자극할 수 있습니다. 보호 장갑, 의류, 페이스 가드를 사용하십시오. 흡입을 피하고 적절한 환기를 설치하십시오.

결론

K465 니켈 초합금 분말은 가성 제조에서 채택률이 증가하여 복잡한 기하구조의 가벼운 고강도 부품이 생산되었습니다. 균형 잡힌 조성은 기계적 특성, 산화 저항성, 열적 안정성, 용접성이라는 강력한 조합을 제공합니다. 이러한 특성은 K465를 지속적인 고온 서비스를 견디는 항공우주 추진 시스템, 육상 발전 장비, 화학 가공 하드웨어에 적합하게 만듭니다.

Inconel 718이나 Haynes 282와 같은 대안 제품보다 K465가 뛰어난 틈새 시장을 이해하면 적절한 소재를 선택할 수 있습니다. 최적의 미세 구조와 성능을 얻으려면 AM 공정 매개 변수, 분말 품질, 열처리 및 핫 등방 압축을 신중하게 제어하는 것이 필수적입니다. 적층 제조 역량이 계속 발전함에 따라 K465와 같은 엔지니어링 소재는 수명이 연장된 차세대 고온 구성 요소 설계에 새로운 가능성을 열어줄 것입니다.