EOS NickelAlloy K500 für die Schifffahrt, Chemie und Luft- und Raumfahrt

NOVEMBER 14, 2024 | Lesezeit: 5 min

Die Legierung K500 ist ein herausragendes Mitglied der Familie der Nickellegierungen und zeichnet sich durch eine einzigartige Kombination aus mechanischen Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit aus. Diese Eigenschaften machen sie ideal für eine Vielzahl anspruchsvoller Anwendungen. Ob in Meeresumgebungen, der chemischen Verarbeitung oder der Luft- und Raumfahrt – K500 liefert zuverlässige Leistung, wo andere Werkstoffe an ihre Grenzen stoßen.

Bei EOS freuen wir uns, die Vorteile von K500 mit Hilfe der Laser Powder Bed Fusion (LPBF)-Technologie in die Additive Fertigung (AM) einzubringen. Diese Entwicklung revolutioniert die Industrie, indem sie die Herstellung komplexer Teile ermöglicht, die die hervorragenden Eigenschaften von K500 beibehalten und gleichzeitig von der Flexibilität und Präzision des 3D-Drucks profitieren.

Erfahren Sie hier, warum K500 eine großartige Lösung für Anwendungen in der Schifffahrt, der Chemie und der Luft- und Raumfahrt ist - und wie EOS den Weg bereitet, dieses Material für die Spitzenproduktion zugänglich zu machen.

Was macht das K500 so einzigartig?

K500 ist eine Nickel-Kupfer-Legierung (Ni-Cu) mit Titan- und Aluminiumbeimischung. Sie wurde ursprünglich 1905 entwickelt, lange bevor viele der modernen Superlegierungen auf Nickelbasis entstanden.

Das Erbe von K500 blieb bestehen, auch als im 20. Jahrhundert neuere Legierungen aufkamen, was seine zeitlose Attraktivität unterstreicht.

Tatsächlich greifen Fachleute heutzutage immer häufiger darauf zurück, vor allem in der Luft- und Raumfahrt, wo seine Kombination aus Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit nur schwer zu erreichen ist.

Warum K500 perfekt für AM-Anwendungen ist

AM hat neue Türen für Materialien wie K500 geöffnet. Mit der LPBF-Technologie können komplexe Teile mit hoher Präzision hergestellt werden – ohne die typischen Einschränkungen herkömmlicher Fertigungsmethoden. K500 eignet sich besonders gut für dieses Verfahren, da es eine einfache Nachbearbeitung erfordert. Die Legierung durchläuft einfache Alterungsbehandlungen, ohne dass komplexe Härtungsschritte erforderlich sind, was sie zu einer kosteneffizienten Wahl für Hersteller macht.

Außerdem ist die Mikrostruktur von K500 im Vergleich zu anderen Superlegierungen einfacher, was bedeutet, dass die Materialeigenschaften nach der AM-Bearbeitung konstant bleiben. Diese Kombination aus einfacher Verarbeitung und der Möglichkeit, anspruchsvolle Designs zu realisieren, macht K500 zur bevorzugten Wahl für unternehmenskritische Komponenten in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt sowie der chemischen Verarbeitung.

Marine Anwendungen: Korrosionsbeständigkeit und Langlebigkeit

In maritimen Umgebungen sind die Werkstoffe ständig korrosivem Meerwasser und hohen mechanischen Belastungen ausgesetzt. K500 überzeugt in diesem Kontext durch seine Korrosionsbeständigkeit und behält gleichzeitig seine mechanische Festigkeit, selbst bei hohen Temperaturen.

Typische Marineanwendungen für K500 sind unter anderem:

• Befestigungselemente und Federn
• Pumpenwellen und Laufräder

Die Widerstandsfähigkeit der Legierung gegen Meerwasserkorrosion macht sie ideal für langlebige Komponenten im Schiffsbetrieb. Egal ob es sich um Verankerungsvorrichtungen, Schiffsbefestigungen oder Unterwasserpumpensysteme handelt, K500 garantiert Zuverlässigkeit, wo andere Werkstoffe durch Rost und Verschleiß versagen.

Chemische Industrie: Stärke und Trägheit

In der chemischen Industrie werden Werkstoffe benötigt, die korrosiven Umgebungen standhalten, ohne mit der Zeit an Leistungsfähigkeit zu verlieren. Die Inertheit von K500 gegenüber Flusssäure und Schwefelsäure macht es zu einem bevorzugten Material für kritische Komponenten wie Pumpen- und Ventilteile.

Darüber hinaus gewinnt K500 im Zuge der Energiewende zunehmend an Bedeutung, insbesondere bei der Verarbeitung von Wasserstoff Mit der Umstellung der Industrie auf nachhaltige Energiequellen bietet K500 die Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Wärmeleitfähigkeit, die für Anlagen zur Herstellung und Speicherung von Wasserstoff erforderlich sind.

Zu den Anwendungen in der chemischen Industrie gehören:

• Pumpen und Ventilkomponenten
• Schaber und Rakel für die Zellstoffverarbeitung
• Kammern und Filter für korrosive chemische Prozesse

Luft- und Raumfahrt: Die Zukunft der Raketentriebwerke und Triebwerke

In der Luft- und Raumfahrt ist K500 aufgrund seiner Kombination von Eigenschaften - Wärmeleitfähigkeit, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit - ein idealer Werkstoff für Anwendungen wie Raketentriebwerke, Düsen und Triebwerke. Besonders Raketentriebwerke sind extremen Bedingungen ausgesetzt, bei denen die Materialien hohen Temperaturen, korrosiven Abgasen und erheblichen Druckgradienten standhalten müssen. K500 überzeugt in diesen Szenarien durch seine Fähigkeit, sowohl bei kryogenen als auch bei erhöhten Temperaturen seine Materialintegrität zu bewahren.

Derzeit werden in Brennkammern auch Kupferlegierungen wie EOS CopperAlloy CuCrZr aufgrund ihrer Wärmeleitfähigkeit eingesetzt, die häufig mit Nickellegierungen wie EOS NickelAlloy IN718 beschichtet werden, um die Festigkeit zu erhöhen. K500 bietet jedoch eine überzeugende Alternative, da es eine hohe Festigkeit mit moderater Wärmeleitfähigkeit kombiniert, wodurch in einigen kritischen Bereichen auf zusätzliche Kühlung verzichtet werden kann.

K500 wird unter anderem in der Luft- und Raumfahrt eingesetzt:

• Einspritzdüsen für Raketen
• Flüssigsauerstoffventile
• Wärmetauscher
• Turbinenkrümmer und Motorteile

K500 im Vergleich zu anderen Legierungen

Im Vergleich zu Superlegierungen auf Nickelbasis bietet K500 eine vielseitigere Leistung. Andere Superlegierungen auf Nickelbasis eignen sich zwar hervorragend für hochfeste Anwendungen, doch ihre schlechte Wärmeleitfähigkeit (5-10 W/mK) schränkt ihren Einsatz in Umgebungen ein, in denen die Wärmeableitung entscheidend ist. Andererseits bieten Kupferlegierungen wie CuCrZr eine ausgezeichnete Wärmeleitfähigkeit (260-340 W/mK), sind aber in Bezug auf die Festigkeit weniger gut.

K500 liegt zwischen diesen beiden Extremen und bietet eine moderate Wärmeleitfähigkeit (17-20 W/mK) sowie gute mechanische Eigenschaften und eine ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit. Diese Ausgewogenheit macht es zu einer vielseitigen Wahl für Industrien, die eine optimale Leistung unter einer Reihe von anspruchsvollen Bedingungen suchen. eshalb sind wir bei EOS stolz darauf, K500 in die Welt der AM einzuführen.

Ob Sie nun Raketentriebwerke oder chemische Verarbeitungsanlagen bauen, K500 bietet die Haltbarkeit und Zuverlässigkeit, die Sie brauchen, um der Konkurrenz voraus zu sein. Indem EOS diese Legierung durch fortschrittliche AM-Prozesse zugänglich macht, ist das Unternehmen weiterhin führend bei der Bereitstellung von Spitzenlösungen für die Industrie weltweit. Erfahren Sie hier mehr über die Vorteile von K500 und wie EOS mit dieser vielseitigen Legierung die Industrie verändert.