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DMLS技術で造形可能なその他の超合金は?

目次
Nickel-Based Superalloys (Beyond Inconel)
Cobalt-Chrome Superalloys
Refractory Metal-Based Alloys
Critical Post-Processing for DMLS Superalloys

工学および製造の観点から見ると、ダイレクトメタルレーザー焼結(DMLS)は、一般的に知られるニッケル基超合金を超えた、幅広い高性能超合金の加工に非常に適しています。この技術は、複雑な内部形状や冷却チャネルを一体的に造形できるという大きな利点があり、極限環境下で作動する部品にとって理想的です。Newayでは、これらの造形部品の仕上げおよび検証のための超合金CNC加工における専門知識を有しており、以下の超合金ファミリーは、要求の厳しい用途向けに DMLS で日常的に加工されています。

ニッケル基超合金(インコネル以外)

ニッケル基超合金は、高温DMLS用途における主力材料であり、その優れた強度、クリープ耐性、および酸化耐性によって高く評価されています。

  • インコネルシリーズ: インコネル718は、優れた溶接性と熱処理適応性により最も一般的ですが、インコネル625のように耐食性に優れたグレードも頻繁に造形されています。

  • ハステロイシリーズ: ハステロイXハステロイC-276などの合金は、DMLSに最適な候補です。これらは、航空宇宙・航空発電業界において、高温での酸化および腐食環境に耐える必要のある部品に広く使用されています。

  • ルネ合金: Rene 41Rene 108のような先進合金は、ガスタービンの最も過酷な領域で使用されます。これらのDMLS加工は亀裂感受性が高いため難易度が高いものの、最適化されたプロセスパラメータによって実現可能であり、目標特性を得るためには後続の熱処理が不可欠です。

コバルトクロム基超合金

この超合金群は、優れた耐摩耗性、生体適合性、および高温強度で知られ、1000°Cを超える温度ではニッケル合金を上回る性能を示します。

  • ステライト合金: ステライトファミリー(例:ステライト6ステライト21)に属するコバルトクロム合金は、極端な摩耗、焼付き、高温条件にさらされるDMLS部品(バルブシート、タービンブレード、医療用インプラントなど)に最適です。

  • 用途分野: DMLSにおける主な用途は、医療機器(整形外科用インプラントや歯科補綴物など)および石油・ガス産業における重要な耐摩耗部品です。

難融金属系超合金

極限温度環境においては、難融金属系超合金が最適な材料選択となります。

  • チタン合金: 厳密には「超合金」に分類されない場合もありますが、Ti-6Al-4Vなどの高強度チタン合金は、航空宇宙および医療分野において、比強度と生体適合性が求められる用途で広くDMLSに利用されています。

  • その他の難融合金: モリブデン、タンタル、タングステンをベースとする合金もDMLSで加工可能です。これらは主にロケットノズル、炉部品、超高温環境での特殊用途に使用されますが、加工難易度が高く一般的ではありません。

DMLS超合金における重要な後処理

DMLSで造形された超合金部品の造形まま状態では、残留応力を含み、最終的な寸法精度や表面仕上げ要件を満たさない場合があります。したがって、後処理は製造ワークフローにおける不可欠な工程です。

  1. 応力除去熱処理: サポート除去や後加工中の歪み・亀裂を防ぐための必須の初期工程です。

  2. 熱間静水圧プレス(HIP): 航空宇宙や医療業界の重要部品では、HIPにより内部微小空隙を閉鎖し、疲労寿命および破壊靭性を向上させます。

  3. 固溶化および時効処理: インコネル718などの析出硬化型超合金は、最適な機械的特性を得るために特定の固溶化および時効熱処理が必要です。

  4. CNC加工: 重要な嵌合面、ねじ部、シール面などは、厳しい公差および必要な表面仕上げを実現するために、ほぼ必ず精密加工を行います。これは機械加工仕上げ相当またはそれ以上の品質が求められます。

  5. 表面改質: 電解研磨は表面平滑性と耐食性を向上させ、バレル研磨はバリ取りに効果的です。極限環境用途では、熱保護コーティングを施すこともあります。

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