Pó de liga K465: composição, propriedades, aplicações e especificações

O K465 se tornou uma escolha popular para indústrias aeroespacial, de geração de energia e de processamento químico onde os componentes são submetidos a altas temperaturas ou a ambientes agressivos. Ele permite que geometrias complexas sejam impressas em 3D para um ótimo desempenho.

Este artigo fornece informações detalhadas sobre a composição, propriedades, aplicações, especificações, disponibilidade, processamento e comparações do pó de superliga K465 para fabricação aditiva.

Composição do Pó da Liga K465

A composição nominal do pó de superliga com base de níquel K465 é dada abaixo:

Elemento	% do Peso
Niquel (Ni)	Equilíbrio
Cromo (Cr)	15 – 17%
Cobalto (Co)	9 – 10%
Molibdênio (Mo)	3%
Tântalo (Ta)	4.5 – 5.5%
Alumínio (Al)	5 – 6%
Titânio (Ti)	0.5 – 1%
Boro (B)	0,01% máx
Carbono (C)	0,03% máx
Zircônio (Zr)	0,01% máx
Nióbio (Nb)	1% máximo

O níquel forma a base da liga e fornece uma matriz cúbica centrada na face para maior resistência a altas temperaturas. Elementos como cromo, cobalto e molibdênio contribuem para o fortalecimento da solução sólida e possibilitam o endurecimento da precipitação.

Alumínio e titânio são adicionados para formar precipitados gama prime Ni3(Al,Ti) para fornecer dureza e resistência ao creep até 700¡«C. O tântalo fornece reforço de solução sólida e forma carbonetos para controle da estrutura do grão. O boro facilita a precipitação de carbonetos complexos.

A composição balanceada do pó da superliga de níquel K465 resulta em uma combinação de resistência, ductibilidade, resistência à corrosão e soldabilidade necessária para componentes fabricados por aditivo de alto desempenho. Os níveis otimizados de elementos de liga podem ser adaptados com base nos requisitos da peça final.

Propriedades do pó da liga K465

O pó de superliga K465 processado por fusão a laser em leito de pó ou fusão por feixe de elétrons exibe as seguintes propriedades em estados construídos e tratados termicamente:

Propriedades Mecânicas

Propriedade	Condição Como Construída	Após Tratamento Térmico
Resistência à Tração	1050 – 1250 MPa	1150-1350 MPa
Limite de escoamento	750 – 950 MPa	1000 – 1200 MPa
alongamento	10 – 25%	8 – 15%
Dureza	35–45 HRC	42 - 48 HRC

• Níveis de alta resistência comparáveis aos das superligas de Ni moldadas e forjadas
• A ductilidade retida após o tratamento térmico permite alguma modelagem/forjamento.
• Encruamento por precipitação da fase gama prima após tratamento em solução

Propriedades físicas

Propriedade	Valor
Densidade	8,1 – 8,3 g/cm³
Ponto de Fusão	1260 - 1350 A.C.
Condutividade térmica	11 – 16 W/m-K
Coeficiente de expansão térmica	12 – 16 x 10<sup>-6</sup>?/K

Propriedades em Altas Temperaturas

Propriedade	Valor
Temperatura de serviço	Até 700¡«C
Resistência à oxidação	Bom até 850¡«C
Estabilidade das Fases	Retém força em até 70% do ponto de fusão
Resistência à ruptura por fluência	140 MPa a 700 °C por 1000 horas

• Mantém mais da metade de sua força na temperatura máxima de serviço
• Resiste à oxidação e à corrosão quente em ambientes de turbinas a gás
• Excelente resistência à fluência sob carga a alta temperatura

Outras propriedades notáveis

• Soldável com métodos convencionais de soldagem por fusão
• Bom acabamento superficial e precisão dimensional em construções de AM
• Personalizável com diversos tratamentos térmicos
• Alta resistência a fadiga térmica e crescimento de trincas

O conjunto equilibrado de propriedades mecânicas, físicas e térmicas faz do K465 apropriado para ambientes extremos enfrentados em motores aeroespaciais, sistemas de produção de energia e equipamento de processamento químico. As propriedades podem ser ajustadas com base nos requisitos da aplicação.

Aplicações do Pó de Liga K465

As principais aplicações das peças de superliga K465 fabricadas aditivamente incluem:

Aeroespacial:

• Revestimentos de câmara de combustão, aumentadores de pressão, estabilizadores de chama em motores a jato
• Suportes estruturais, quadros, caixas, acessórios
• Componentes de seções quentes como palhetas e álabes de turbina
• Sistemas de propulsão de foguete e motores de espaçonaves

Geração de Energia:

• Trocadores de calor, tubulações, válvulas, manifolds em caldeiras e sistemas de recuperação de calor
• Componentes do caminho de gás quente da turbina a gás como bicos, invólucros
• Receptores e coletores de energia solar

Automotivo:

• Carcaças e rodas de turbocompressores
• Coletores e componentes do sistema de escapamento

Processamento Químico:

• Tubos reformadores, vasos de reação, componentes de trocadores de calor
• Tubulação, válvulas, bombas para produtos químicos corrosivos
• Ferramentas como mandris, dispositivos para peças de compósitos

Benefícios:

• Resiste usos contínuos acima de 700 °C — menor densidade do que ligas concorrentes
• Oxidação e resistência à corrosão em ambientes quentes de gás
• Reduz o peso do componente quando comparado com ligas de níquel fundidas
• Possibilita geometrias complexas otimizadas, não possíveis com fundição
• Consolida múltiplas peças em um único componente impresso
• Economia de desperdicio de material em relação aos métodos subtrativos
• Prazos de entrega mais curtos em comparação com o processamento tradicional

O K465 é frequentemente usado como substituto para superligas mais pesadas e caras em motores aeroespaciais e sistemas de energia terrestres. O pó da liga pode ser adaptado para atender aos requisitos em condições extremas de temperatura, pressão e corrosão.

Especificações Da Liga de Pó K465

O pó de liga K465 para processos AM é fornecido por diversos fabricantes para as seguintes especificações nominais:

Parâmetro	Especificação
Distribuição de Tamanho de Partícula	15 – 53 mícrons
Conteúdo de oxigênio	máx 0,05%
Teor de Nitrogênio	máx 0,05%
Morfologia	Esférico
Densidade Aparente	4,0 a 4,5 g/cm³
Densidade de Batida	4,5 - 5,0 g/cm³
Caudal	15 - 25 s / 50g

• Distribuição do tamanho de partícula de pó otimizada para processos de AM
• Alta fluidez do pó garante espalhamento uniforme de camada
• Baixo conteúdo de oxigênio minimiza risco de defeitos nas construções
• A morfologia esférica proporciona boa compactação e densidade do leito de pó

Requisitos adicionais:

• O pó deve ser manuseado em atmosfera inerte para prevenir contaminação
• O teor de umidade deve ser mantido abaixo de 0,1% em peso para um bom escoamento do pó
• Vida útil de armazenamento temporário de até 1 ano em recipientes selados com argônio
• Abrir embalagens para serem usadas dentro de 1 semana para evitar degradação

Atender às especificações de pó em termos de tamanho, forma, química e manuseio é crítico para atingir peças de alta densidade de AM com propriedades mecânicas esperadas.

Disponibilidade do Pó de Liga K465

O pó da superliga K465 pode ser obtido de grandes fornecedores como:

Fabricante	Nome do produto
Praxair	TA1
Aditivo Carpenter	CarTech K465
Sandvik Osprey	K465-TCP
Erasteel	Stellite AM K465

O pó de liga é vendido em vários tamanhos que variam de contêineres de 1 kg para fins de P&D até contêineres de 1000 kg para volumes de produção. Os preços variam de US$ 90-150 por kg com base na quantidade e no fabricante.

Prazo de entrega para aquisições normalmente variam entre 2 a 8 semanas após a confirmação da ordem. Distribuições de tamanho de partícula personalizadas e manuseio especial pode demandar mais tempo.

O inventário do pó K465 deve ser monitorado de perto e reordenado bem antes de acabar. A escassez pode causar tempo ocioso dispendioso para a máquina AM. Considere espaçar os pedidos ao longo do tempo para manter o estoque.

Processamento de pó de liga K465

Faixas de Parâmetros para Processos AM:

Processo	Temperatura de Pré-aquecimento	Espessura da camada	Potência Laser	Velocidade de digitalização	Espaçamento entre os furos
DMLS	150 – 180 °C	20 - 60 cm	195 – 250 W	600 – 1200 mm/s	0,08 - 0,12 mm
EBM	1000 – 1100h	50 – 200 µm	5 – 25 mA	50 – 200 mm/s	0,1 – 0,2 mm

• DMLS = Sinterização direta a laser de metal
• EBM = Fusão por feixe de elétrons
• Uma gama maior de parâmetros permite flexibilidade para otimizar o acabamento da superfície, o tempo de construção ou propriedades mecânicas
• O pré-aquecimento reduz tensões residuais; maiores para o EBM devido às temperaturas mais altas
• Velocidades mais lentas de digitalização melhoram a densidade, mas prolonga o tempo de construção
• Espaçamento fino da hachura reduz a porosidade, mas requer mais passadas de varredura

Pós-Processamento:

• Remoção de peças do tampo do molde utilizando corte com fio EDM
• Remoção do pó residual por meio de jateamento com esferas de vidro
• Tratamento térmico para alívio de tensões a 870°C por 1 hora
• Tratamento HIP a 1160 °C sob pressão de 100 MPa durante 4 horas
• tratamento térmico de envelhecimento a 760¡«C por 10 horas

Benefícios do pós-processamento:

• O HIP fecha os vazios internos e minimiza a porosidade
• Os tratamentos térmicos aliviam tensões residuais e atingem dureza ótima
• Rende até 100% de peças densas com propriedades mecânicas equivalentes às fundidas e forjadas
• O pressionamento isostático a quente (HIP) adicional e os tratamentos térmicos podem aprimorar ainda mais as propriedades

A seleção de parâmetros, estruturas de suporte, orientação de construção e etapas de pós-processamento são aspectos otimizáveis com base na tecnologia de FA usada e nas propriedades necessárias.

Como o K465 se compara com outros pós de superligas

K465 vs Inconel 718

Liga	K465	Inconel 718
Densidade	Maior	Mais baixo
Resistência à Tração	Similar	Similar
Temperatura de serviço	100 “C mais alto	Até 650°C
Custo	2X mais caro	Mais em conta

• K465 escolhido para maior capacidade de temperatura onde o aumento de custo é justificado
• Inconel 718 mais econômico para aplicações de temperatura mais baixas

K465 vs Haynes 282

Liga	K465	Haynes 282
Processabilidade	Melhor	Mais difícil
Condutividade térmica	Maior	Mais baixo
Temperatura de serviço	Similar	Similar
Custo	Similar	Similar

• K465 mais fácil de imprimir a laser e pós-processar sem rachar
• Haynes 282 é mais propenso a rachaduras de solidificação durante as montagens

K465 vs CM 247 LC

Liga	K465	CM 247 LC
Densidade	Mais baixo	Maior
Força	Similar	Similar
Ductilidade	Maior	Mais baixo
Custo	Mais baixo	Maior

• O K465 tem uma combinação melhor de força e ductilidade
• Liga de baixo custo alternativa à CM 247 LC

K465 vs Inconel 625

Liga	K465	Inconel 625
Temperatura de serviço	Maior	Até 700¡«C
Resistência à corrosão	Moderado	Excelente
Custo	Maior	Mais baixo
Disponibilidade	Mais limitado	Disponível prontamente

• O Inconel 625 foi escolhido onde a resistência à corrosão derrota a capacidade em altas temperaturas
• O K465 é o preferido para peças de motores a jato que atingem temperaturas extremas

Compreender o que o K465 tem de melhor e de pior comparativamente a outras alternativas ajuda na seleção de material para componentes AM. É possível adaptar a liga para alterar o equilíbrio entre custo, disponibilidade, processabilidade e propriedades.

Pó de Liga K465 – Perguntas frequentes

P: Quais as etapas de pré-processamento necessárias para o pó K465?

A: O pó K465 precisa ser secado durante 1 a 4 horas a 100 a 150 °C para remover a umidade absorvida durante o transporte e o armazenamento. Peneirar entre 20 a 63 micrômetros eliminará as partículas grandes que podem causar problemas no revestidor.

P: O K465 necessita de pós-processamento por prensagem isostática a quente (HIP)?

A: O HIP é recomendado, mas não obrigatório para K465. Ajuda a fechar vazios internos e a atingir a máxima densidade e propriedades mecânicas. O HIP a 1160 °C sob 100 MPa por 4 horas é típico.

P: Quais tratamentos termicos podem ser usados para adaptar as propriedades do K465?

A: O tratamento por solução a 1150¡«C mais envelhecimento simples ou duplo entre 700-850¡«C é usado para otimizar a resistência e a ductilidade. O resfriamento rápido após o tratamento da solução melhora as propriedades.

Q: A liga super K465 pode ser soldada para fins de reparo?

A: Sim, o K465 pode ser soldado usando metal de adição ER NiCrMo-10. É necessário tratamento de solução a 1175 °C e envelhecimento a 845 °C após a soldagem para restaurar as propriedades.

P: Quais defeitos de fabricação podem ocorrer com as compilações K465?

A: Porosidade de falta de fusão, trincas entre camadas, delaminação e distorção são defeitos potenciais que requerem otimização de parâmetros. O pré-aquecimento menor e as velocidades de varredura mais rápidas aumentam o risco.

P: Quais métodos de acabamento podem ser usados nas peças K465 fabricadas via fabricação aditiva?

A: Usinagem, jateamento, ataque químico e eletropolimento permitem melhorar a rugosidade superficial. Isso facilita a inspeção NDE e melhora a vida de fadiga.

**P: O pó de liga K465 requer precauções especiais de armazenamento?**

A: O pó K465 absorve umidade rapidamente, portanto o armazenamento em recipientes selados e purgados com argônio é necessário. Use dentro de 1 semana da abertura do recipiente para evitar degradação.

**P: Quais os cuidados de segurança necessários para manipulação do K465 em pó?**

A: O pó K465 não é inflamável, mas pode causar irritação da pele/ocular. Use luvas de proteção, roupas e viseiras. Evite a inalação e instale ventilação adequada.

Conclusão

O pó da superliga de níquel K465 encontrou maior adoção na fabricação aditiva, permitindo componentes leves e de alta resistência com geometrias complexas. Sua composição equilibrada fornece uma combinação potente de propriedades mecânicas, resistência à oxidação, estabilidade térmica e soldabilidade. Esses atributos tornam o K465 adequado para sistemas de propulsão aeroespacial, equipamentos de geração de energia terrestre e hardware de processamento químico que suportam serviço contínuo em alta temperatura.

Entender o nicho em que K465 supera as alternativas como Inconel 718 ou Haynes 282 permite seleção adequada do material. É necessário controle cuidadoso dos parâmetros dos processos de AM, qualidade do pó, tratamentos térmicos e prensagem isostática a quente para obter ótimo microestrutura e desempenho. À medida que os recursos de fabricação aditiva continuam evoluindo, materiais de engenharia como K465 abrirão novas possibilidades para projetar componentes de alta temperatura de próxima geração com longa vida útil.