UDIMET 720 Nickellegierungspulver

UDIMET 720 Nickelbasispulver ist eine hochfeste, ausscheidungshärtende Superlegierung, die für anspruchsvolle Hochtemperatur-Rotations- und Strukturkomponenten entwickelt wurde. In Pulverform bietet sie eine seltene Kombination aus hoher Streck-/Zugfestigkeit, guter Oxidationsbeständigkeit bis ~980°C (1.800°F) und ausgezeichneter Fehlertoleranz bei der Verarbeitung durch Pulvermetallurgie oder moderne additive Fertigungsverfahren. Für die Beschaffung liefert MWAlloys echtes sphärisches UDIMET 720-Pulver aus China zu 100%-Werkspreisen mit Lagerbeständen, die für den schnellen Versand an globale OEMs und Reparaturwerkstätten bereitstehen.

Was ist UDIMET 720?

UDIMET 720 ist eine ausscheidungshärtende Superlegierung auf Nickelbasis, die für hochfeste, hochtemperaturbeständige rotierende Bauteile wie Turbinenscheiben entwickelt wurde; sie trägt die UNS-Nummer N07720. Die Legierung kombiniert Mischkristallelemente (Cr, Co, Mo, W) mit höheren Anteilen an Al und Ti, die bei entsprechender Wärmebehandlung eine γ′ (Ni₃(Al,Ti))-Verstärkungsphase bilden, die eine ausgezeichnete Festigkeit bei erhöhten Temperaturen ergibt.

Chemische Zusammensetzung

Nachstehend finden Sie eine kompakte Zusammensetzungstabelle, die auf primären Hersteller- und technischen Quellen beruht. Bei der Bestellung von Pulver sollten Sie immer das Analysenzertifikat (CoA) des Lieferanten auf chargenspezifische Werte prüfen.

(Quelle: Daten von Legierungsherstellern und Fachliteratur).

Anmerkungen zur Zusammensetzung: Der Ti- und Al-Gehalt ist bewusst erhöht, um einen hohen Anteil an γ′-Ausscheidungen zu fördern. Kontrollierte Zusätze von W, Mo, Cr und Co führen zu einer Festigkeit des Mischkristalls und einer verbesserten Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen.

Mechanische und thermische Eigenschaften

Die folgende Tabelle fasst repräsentative mechanische Eigenschaften für geknetetes oder pulververarbeitetes UDIMET 720 im wärmebehandelten Zustand zusammen. Die tatsächlichen, aus dem Pulver gewonnenen Komponenten variieren je nach AM-Parametern, HIP-Zyklen und Wärmebehandlung.

(Repräsentative Werte von Herstellern und Datenblättern; überprüfen Sie CoA für spezifische Pulverchargen).

Verfestigungsmechanismen und Wärmebehandlungsverhalten

UDIMET 720 stützt sich auf zwei Hauptmechanismen für seine Stärke:

• Ausscheidungshärtung (γ′-Phase): Ein hoher Ti- und Al-Gehalt führt zu Ni₃(Al,Ti)-Ausscheidungen, die bei empfohlenen Temperaturen eine primäre Verstärkung bewirken. Die γ′-Solvustemperatur ist relativ hoch, was die Beibehaltung von γ′ bei erhöhten Gebrauchstemperaturen ermöglicht und zu einer hohen Streckgrenze beiträgt.

• Stärkung der festen Lösung: Cr, Co, Mo und W erhöhen die Matrixfestigkeit und verbessern die Kriech-/Oxidationsbeständigkeit.

Typische industrielle Verarbeitungsprozesse verwenden eine Lösungsbehandlung, um grobe Phasen aufzulösen, gefolgt von einer kontrollierten Alterung, um eine gleichmäßige γ′-Größenverteilung auszufällen. Aus Pulver gewonnene Komponenten werden häufig durch HIP (heißisostatisches Pressen) und anschließende Lösungs- und Alterungszyklen behandelt, um die Porosität zu verringern und die Mikrostruktur zu kontrollieren.

Pulverherstellung, Morphologie und Partikelgrößenverteilung (PSD)

Für die additive Fertigung und moderne PM-Routen werden UDIMET 720-Pulver in der Regel hergestellt durch Gaszerstäubung zur Erzeugung kugelförmiger Partikel und enger Größenverteilungen. Der typische PSD-Wert für das Laser-Pulver-Bett-Schmelzen (L-PBF) oder Elektronenstrahlschmelzen (EBM) beträgt 15-45 µm. Für die gezielte Energieabscheidung (DED) und einige HIP-Rohstoffe können breitere Verteilungen oder 45-150 µm verwendet werden.

Die wichtigsten Qualitätsmerkmale des Pulvers sollten von den Käufern überprüft werden:

• Sphärische Morphologie mit geringem Satellitenanteil

• Niedriger Sauerstoff-, Stickstoff- und Wasserstoffgehalt (um Versprödung zu vermeiden)

• Dichte- und Fließfähigkeitsdaten (Hall-Flow, scheinbare Dichte)

• PSD durch Laserbeugung und Siebedaten

• CoA mit chemischer Zusammensetzung und Restelementen

MWAlloys liefert sphärische UDIMET 720-Pulver, die in China hergestellt werden, mit vollständiger CoA, digitaler Chargenrückverfolgung und optionaler Siebung nach Kunden-PSD-Vorgaben.

Pulvermetallurgie und additive Fertigungsleistung

UDIMET 720 hat eine starke Erfolgsbilanz bei Pulvermetallurgie (P/M) Verarbeitung. Das HIP-Verfahren mit anschließender thermomechanischer Bearbeitung und Alterung führt zu scheibenförmigen Mikrostrukturen mit hervorragenden mechanischen Eigenschaften und geringen Defekten. Forschung und Industrieerfahrung zeigen, dass P/M UDIMET 720 bei kritischen Rotorkomponenten eine mit Knet- oder Gussvarianten konkurrenzfähige Leistung erreichen kann.

Für additive FertigungIn der Fachliteratur und in der industriellen Praxis sind zwei Hauptwege zu erkennen:

• L-PBF (Laser-Pulver-Bett-Fusion): Erreichbar bei sorgfältiger Kontrolle von Energiedichte, Scan-Strategie, Vorwärmung und Post-HIP. Es muss auf die Anfälligkeit für Heißrisse und die Beibehaltung von feinem γ′ geachtet werden. Post-HIP und maßgeschneiderte Alterung sind oft erforderlich.

• EBM (Elektronenstrahlschmelzen): Funktioniert bei einigen Nickelsuperlegierungen; höhere Bildungstemperaturen können Eigenspannungen und Rissbildung verringern. Die Forschung zu Parameterfenstern, die γ′ erhalten und topologisch dicht gepackte (TCP) Phasen vermeiden, wird fortgesetzt.

Allgemeine Beobachtungen aus AM/P/M-Studien:

• HIP verringert die Porosität und verbessert das Ermüdungsverhalten.

• Die Alterungsbehandlungen müssen so abgestimmt werden, dass ein übermäßiges Wachstum von γ′ und eine unerwünschte TCP-Bildung bei langer thermischer Einwirkung vermieden wird.

Spanende Bearbeitung, Schweißen und Nachbearbeitung

• Bearbeitungen: UDIMET 720 bearbeitet mäßig bis schwer; Hartmetallwerkzeuge und konservative Schnittparameter verbessern die Werkzeugstandzeit. Verwenden Sie starre Aufspannungen und führen Sie leichte Tiefenschnitte auf den fertigen Oberflächen durch. Die Werkzeugempfehlungen des Herstellers und die Bearbeitungsdatenblätter enthalten Schnittgeschwindigkeiten und Werkzeugsorten.

• Schweißen und Reparatur: Das Schweißen von hoch-γ′-Legierungen erfordert qualifizierte Schweißzusätze und Wärmebehandlungen vor und nach dem Schweißen. Bei der Reparatur von AM-Teilen wird üblicherweise das WIG- oder Laser-Auftragschweißen mit kompatiblen Schweißzusatzwerkstoffen verwendet, gefolgt von Nachschweißlösungen und Alterungszyklen.

• Nachbearbeitung: HIP, Lösungsbehandlung, Alterung und Spannungsabbauzyklen sind üblich. Für AM-Bauteile wird eine Bearbeitung auf Endtoleranzen sowie eine Oberflächenbearbeitung und zerstörungsfreie Prüfung (CT, Farbeindringverfahren, Wirbelstrom) empfohlen.

Typische Anwendungen

UDIMET 720-Pulver und PM/AM-Teile werden in Hochtemperaturbereichen eingesetzt, in denen ein hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis wichtig ist:

• Turbinenscheiben und Verdichterscheiben für Flugzeug- und Industriegasturbinen.

• Mit hoher Geschwindigkeit rotierende Wellen und Strukturteile in Luft- und Raumfahrtantrieben.

• Warmbauteile in der Energieerzeugung und Schwerindustrie.

• Bauteile, die eine Fehlertoleranz in Kombination mit einer erhöhten Temperaturfestigkeit (nach HIP und ordnungsgemäßer Wärmebehandlung) erfordern.

Vergleichende Anmerkungen

• Gegenüber IN718: UDIMET 720 bietet in der Regel eine höhere Festigkeit bei höheren Temperaturen aufgrund des größeren γ′-Volumenanteils. IN718 ist leichter schweißbar und hat ein breiteres AM-Parameterfenster, aber eine geringere Hochtemperaturfestigkeit.

• UDIMET 720 vs. UDIMET 720Li: Bei den 720Li-Varianten werden die Chemie und die Wärmebehandlung so eingestellt, dass die Eigenschaften für einen bestimmten Rotor-/Scheibenservice optimiert werden; prüfen Sie die Datenblätter der Li-Varianten und vergleichen Sie Ermüdungs-, Kriech- und Prozessfenster.

Beschaffung, Zertifizierungen und MWAlloys-Angebot

Mit diesen Verpflichtungen positioniert sich MWAlloys für die OEM- und MRO-Beschaffung:

• 100% Werkspreisgarantie: direkte Lieferung von unseren chinesischen Produktionspartnern, wodurch Aufschläge für Wiederverkäufer vermieden werden.

• Verfügbarkeit auf Lager: standardmäßige sphärische UDIMET 720 PSDs auf Lager für schnellen Versand; kundenspezifische Siebe oder spezielle Lose auf Anfrage.

• Qualitätskontrolle: Vollständige CoA, Rückverfolgbarkeit der Charge, Sauerstoff-/Stickstoff-/Wasserstoffanalyse, Berichte über die Partikelmorphologie und Unterstützung bei Prüfungen durch Dritte.

• Verpackung und Logistik: versiegelte Inertgas- oder Vakuumverpackung für lange Haltbarkeit; Expressversand per See oder Luft ist möglich.

Typische Checkliste für die Beschaffung, die in die Bestellung aufzunehmen ist:

• Legierungsname und UNS (UDIMET 720 / N07720)

• PSD-Spezifikation (z. B. 15-45 µm)

• Erforderlicher sphärischer Anteil (%) und maximale Anzahl von Satelliten

• Chemische Grenzwerte und CoA-Anforderung

• Höchstwerte für Sauerstoff und Stickstoff

• Erforderliche Verpackungs- und Haltbarkeitshinweise

Wenden Sie sich an den MWAlloys-Vertrieb, wenn Sie ein beschleunigtes Angebot, Musterpackungen oder mechanische Testkupons für Qualifikationsläufe benötigen.

Überlegungen zu Umwelt, Gesundheit und Handhabung

• Beim Umgang mit UDIMET 720-Pulver sind die üblichen Sicherheitsvorkehrungen für Metallpulver zu beachten: Staubkontrolle, Atemschutz, geerdete Geräte zur Vermeidung statischer Aufladung und klassifizierte Bereiche für brennbare Stäube.

• Bei längerer Lagerung in verschlossenen Behältern unter trockenen, sauerstoffarmen Bedingungen aufbewahren.

• Befolgen Sie die örtlichen Vorschriften für die Entsorgung und das Recycling von Metallpulver. Bestätigen Sie bei Schiff-zu-Schiff- oder Lufttransporten die Einhaltung der Gefahrgutklassifizierung für Metallpulver.

Kompakte Spezifikationstabelle

FAQs

1. Was ist in UDIMET 720 Pulver enthalten?
   Es handelt sich um eine Superlegierung auf Nickelbasis mit erhöhtem Ti- und Al-Gehalt für die γ′-Ausscheidung sowie Cr, Co, Mo und W für die Matrixfestigkeit. Typische Bereiche sind in der obigen Zusammensetzungstabelle aufgeführt.

2. Kann UDIMET 720 für das Laser-Pulver-Bett-Schmelzen (L-PBF) verwendet werden?
   Ja, aber es erfordert eine sorgfältige Optimierung der Parameter, der Vorwärmung und der Nach-HIP + Alterung, um die Rissbildung zu kontrollieren und die angestrebten Eigenschaften zu erreichen. Veröffentlichte Arbeiten zeigen den Erfolg in abgestimmten Parameterfenstern.

3. Welche PSD sollte ich für AM bestellen?
   Die Standard-PSD von L-PBF beträgt 15-45 µm. Bei DED- oder Nicht-PBF-Strecken sind größere Bereiche üblich. Geben Sie in der Bestellung strenge PSD- und Morphologieanforderungen an.

4. Wie wird das UDIMET 720-Pulver auf seine Qualität geprüft?
   Typische Tests: chemische Analyse (ICP/OES), Sauerstoff-/Stickstoff-/Wasserstoffgasanalyse, PSD (Laserbeugung), Morphologieabbildung, Klopfdichte, Hall-Flow und CoA-Rückverfolgbarkeit.

5. Ist UDIMET 720 schweißbar?
   Die Umformung erfordert eine Prozessqualifizierung und geeignete Schweißzusätze. Nach dem Schweißen ist in der Regel eine Wärmebehandlung erforderlich, um die Eigenschaften wiederherzustellen.

6. Welche Temperaturen kann UDIMET 720 verarbeiten?
   Geeignet bis zu ~980°C (1.800°F) für kurze Expositionen. Die Langzeit-Kriechleistung hängt von der Belastung, der Mikrostruktur und der Betriebstemperatur ab.

7. Wie wirkt sich HIP auf pulververarbeitetes UDIMET 720 aus?
   HIP verringert die Porosität, verbessert die Ermüdungsbeständigkeit und erzeugt eine annähernd gleichmäßige Dichte. HIP plus maßgeschneiderte Wärmebehandlung ergibt das beste mechanische Gleichgewicht.

8. Kann MWAlloys Testkupons und Unterstützung bei der Qualifizierung anbieten?
   Ja. MWAlloys kann Musterpulver, bedruckte Coupons, CoA und Unterstützung bei der Prüfung durch Dritte oder bei der Prüfdokumentation liefern.

9. Welche Verpackungen und Lieferzeiten bietet MWAlloys an?
   Standardmäßige Vakuum- oder Inertgasverpackung. Lagerartikel werden schnell geliefert; kundenspezifische Lose erfordern eine Vorlaufzeit. Wenden Sie sich an den Vertrieb, um den aktuellen Lagerbestand und die Luft-/Seeoptionen zu erfahren.

10. Wie lässt sich eine Kontamination des Pulvers während der Lagerung verhindern?
    Halten Sie die Pulver versiegelt, lagern Sie sie in einem trockenen, kontrollierten Bereich, vermeiden Sie eine Kreuzkontamination mit anderen Pulvern und beachten Sie die empfohlene Haltbarkeitsdauer oder requalifizieren Sie sie bei längerer Lagerung.

Verbindliche Referenz

• UDIMET® alloy 720 - Sondermetalle technisches Datenblatt (PDF)
• ATI 720™ Technisches Datenblatt (PDF)
• Entwicklung von PM UDIMET 720 mit verbesserter Leistung - TMS Superalloys Proceedings (Papier)
• Superlegierung UDIMET 720 - AZoM technischer Überblick