第二次世界大戰(zhàn)后，出現(xiàn)了高溫合金一詞來(lái)描述一種特殊開(kāi)發(fā)的高性能合金，以延長(zhǎng)暴露在極端高溫下的飛機(jī)部件的使用壽命。以鎳、鐵、鈷為基礎(chǔ)的高溫合金，通過(guò)添加合金元素實(shí)現(xiàn)各種金屬特性的超融合，可達(dá)600℃長(zhǎng)期工作已成為航空航天、石化、賽車(chē)等行業(yè)的支柱材料。

　　Inconel 718的特點(diǎn)和應(yīng)用領(lǐng)域

　　Inconel 1965年開(kāi)始批量生產(chǎn)含鈮、鉬沉淀硬化鎳鉻鐵合金。它能溶解多種合金元素，避免低延性有害階段的沉淀，保持高屈服強(qiáng)度、良好的塑性、良好的加工性能和組織穩(wěn)定性，成為多領(lǐng)域工業(yè)應(yīng)用的理想選擇。據(jù)統(tǒng)計(jì)，當(dāng)代航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)總質(zhì)量的一半以上是鎳基高溫合金Inconel 718的使用量已超過(guò)鎳基合金的三分之一。

　　飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)中的材料分布

　　根據(jù)卡諾循環(huán)，以更高的溫度運(yùn)行發(fā)動(dòng)機(jī)可以提高能源效率，使發(fā)動(dòng)機(jī)更加節(jié)能。從壓氣機(jī)、燃燒室、渦輪機(jī)到保護(hù)和支撐發(fā)動(dòng)機(jī)的底盤(pán)，從航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)中的許多靜態(tài)旋轉(zhuǎn)部件到各種螺栓緊固件，Inconel 718廣泛應(yīng)用于制造航空發(fā)動(dòng)機(jī)的高溫部件。尤其是今天處于領(lǐng)先地位的航空航天發(fā)動(dòng)機(jī)，Inconel 718的使用量更大，GE公司著名的CF6合金是發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量的三分之一P&W公司的PW4000發(fā)動(dòng)機(jī)中Inconel 718合金的使用量超過(guò)了發(fā)動(dòng)機(jī)質(zhì)量的一半。

　　Inconel 718已成為航空航天應(yīng)用的基石。同時(shí)，還在核反應(yīng)堆（換熱器管道）、潛艇（螺旋槳葉片、快速斷開(kāi)裝置、輔助推進(jìn)電機(jī)）、化工（容器、泵、閥門(mén)、管道）、發(fā)電（工業(yè)燃?xì)廨啓C(jī)）、石油天然氣工業(yè)（地下管道、井口硬件、火炬臂）等領(lǐng)域得到了重要應(yīng)用。

　　Inconel 718不銹鋼和鈦合金

　　鎳基合金(如Inconel 鎳基合金的氧化保護(hù)層可能優(yōu)于鈦合金或鋼，進(jìn)一步提高了機(jī)械性能。下表列出Inconel 718.不銹鋼和鈦合金的性能。

　　高性能材料的比強(qiáng)度

　　3D打印Inconel 718的性能

　　3D打印17-4 PH不銹鋼的性能

　　3D打印316L不銹鋼的性能

　　3D打印Ti6Al4V的性能

　　3D打印為Inconel 718帶來(lái)加工和應(yīng)用潛力

　　采用非3D鎳基高溫合金所需的設(shè)計(jì)可能具有挑戰(zhàn)性。傳統(tǒng)的制造方法，如機(jī)械加工、鍛造或焊接，往往需要在工藝開(kāi)始前退火，影響零件的高溫腐蝕和抗蠕變性。傳統(tǒng)的制造方法，如機(jī)械加工、鍛造或焊接，往往需要在工藝開(kāi)始前退火，影響零件的高溫腐蝕和抗蠕變性。Inconel 718合金的增材制造結(jié)果表明，機(jī)械性能沒(méi)有犧牲，甚至可以超過(guò)鑄件或鍛件的性能。

　　除此之外，Inconel 718是典型的難加工材料，因?yàn)榍邢鳒囟雀?，加工硬化?yán)重。在航空航天應(yīng)用中通常需要復(fù)雜的幾何形狀，Inconel 制造718部件往往非常困難和昂貴。

　　3D打印的Inconel 718發(fā)動(dòng)機(jī)燃燒室襯套

　　3D鎳基高溫合金熱交換器用于高溫高壓環(huán)境

　　3D鎳基高溫合金火箭發(fā)動(dòng)機(jī)印刷

　　如GE航空航天等航空航天企業(yè)已在飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)制造中使用3D打印的Inconel 718。在最終實(shí)現(xiàn)燃料和成本節(jié)約的同時(shí)，設(shè)計(jì)自由、零部件減少和供應(yīng)鏈效率的提高使增材制造成為航空航天行業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。

　　3D印刷超合金的低溫性能也具有應(yīng)用潛力。管道及外殼、低溫懸架及支撐系統(tǒng)、葉輪或泵結(jié)構(gòu)、閥桿、冷卻管、熱管、隔熱設(shè)計(jì)、換熱器及高孔系統(tǒng)中的氣體儲(chǔ)存非常適合高強(qiáng)度高溫合金，溫度范圍為-273℃的低溫到760℃的高溫。

　　D打印機(jī)的發(fā)展促進(jìn)了許多行業(yè)之間的對(duì)話，從而釋放了制造超級(jí)合金的優(yōu)勢(shì)。

　　注：本文內(nèi)容來(lái)自3D打印技術(shù)參考。