EOS 镍合金 IN738：燃气轮机添加剂应用的新时代
2024 年 11 月 15 日 | 阅读时间：5 分钟
作为全球工业增材制造 （AM）技术，EOS 致力于通过开创性材料保持创新前沿，树立新的行业标准。EOS NickelAlloy IN738 就是一个例子。
这种高性能超级合金专为燃气涡轮发动机中苛刻的高温和高应力应用而设计。
IN738 的加入标志着 EOS 材料产品组合的重大进步，解决了包括燃气轮机在内的各行各业各种应用面临的一些关键挑战。
应对挑战增材制造 采用超级合金
像 IN738 这样的超级合金一直是需要能够承受极端条件的材料的行业的关键。然而，增材制造这些材料，特别是通过激光粉末床熔合 (LPBF)，带来了独特的挑战。从历史上看，LPBF 中的超级合金容易出现微裂纹和蠕变性能差等问题，这限制了它们的广泛应用。
由于在高温下强化晶粒边界时使用了微量元素，微裂纹是 LPBF AM 中一个特别严重的问题。然而，完全去除这些元素以提高可加工性会导致材料的高温性能严重受损，从而产生具有挑战性的权衡。
EOS NickelAlloy IN738：针对性能和加工性能进行了优化
在 EOS，我们采取了一种开创性的方法来克服这些挑战，即开发传统 IN738 合金的改良版本。通过广泛的研究和开发，在基于 CALPHAD 的凝固模拟的支持下，我们优化了合金成分，以保留关键的晶界强化元素，同时最大限度地减少它们对可加工性的不利影响。
与传统的 IN738 相比，我们改进的合金的微裂纹倾向显著降低。这是通过仔细调整合金元素的成分实现的，使材料能够通过 LPBF 加工，具有致密、无裂纹的微观结构。凝固模拟在预测和减轻与不同成分相关的风险方面发挥了至关重要的作用，使我们能够在进入实验阶段之前对合金进行微调。
增强高温环境下的性能
EOS NickelAlloy IN738 的优势不仅限于其改进的可加工性。在应力断裂试验中，改良后的 IN738 的断裂寿命比传统成分提高了 50%。这种增强对于在持续高应力和高温条件下运行的燃气涡轮叶片等部件至关重要。该合金的卓越屈服强度意味着它在使用中具有更好的耐用性和可靠性，大大延长了部件的使用寿命。
此外，IN738 的蠕变性能得到改善，因此可以生产设计更复杂、应用类似的涡轮叶片冷却结构。这些先进的设计对于提高涡轮机的效率和使用寿命至关重要，尤其是在工作温度不断上升的情况下。借助 IN738，我们的客户可以设计出需要更少冷却的叶片，这要归功于该合金在高温下的卓越强度和稳定性，以及只有通过应用 AM 才能实现的更高效的冷却几何形状。
对航空航天和能源行业的益处
对于航空航天和能源等重视部件效率和使用寿命的行业而言，EOS NickelAlloy IN738 具有多项关键优势。IN738 增强的抗蠕变性可延长部件的使用寿命，这意味着涡轮机可以运行更长时间而无需频繁更换零件。这不仅提高了涡轮机的整体性能，还显著降低了维护成本。
值得注意的是，目前广泛用于类似应用的EOS NickelAlloy IN939的用户可能会发现升级到 IN738 会带来巨大好处。IN738 的卓越高温性能和可加工性为客户考虑改用这种新材料提供了一个令人信服的理由，以便在其关键应用中实现更高的效率和耐用性。
致力于创新
EOS 致力于突破 AM 的极限，这一点从我们对材料创新的持续投资中可见一斑，EOS NickelAlloy IN738 就是其中的一个例子。该应用体现了我们对创新的执着，以及为客户提供尖端材料以解决他们最紧迫的挑战。
展望未来，我们将继续探索对 IN738 进行进一步优化，以适应要求更高的应用。虽然我们对这种材料的关注重点仍是燃气轮机，但我们认为这种合金在其他高性能应用中也有潜力，例如船舶涡轮增压器，这些应用的运行条件也类似。
随着 EOS NickelAlloy IN738 的加入，EOS 的材料组合证明了我们坚定不移地致力于推进增材制造 技术。通过解决 LPBF AM 中与高温合金相关的长期挑战，我们正在帮助航空航天和能源行业的客户实现更高的运营效率、可靠性和创新。
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