poudres d'alliage de titane et de molybdène améliorer la résistance à haute température et la résistance au fluage pour les conceptions aérospatiales légères. Ce guide passe en revue les compositions des poudres d'alliage TiMo, les principales caractéristiques, les méthodes de production, les applications appropriées, les spécifications, les considérations relatives à l'achat, les comparaisons entre les fournisseurs et les avantages/inconvénients.
poudres d'alliage de titane et de molybdène Composition typique
| Grade de l'alliage | Titane (%) | Molybdène (%) |
|---|---|---|
| Ti-6Al-7Nb (IMI 550) | Équilibre | 7% |
| Ti-15Mo-3Nb-3Al-0.2Si | Équilibre | 15% |
| Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn (Ti-11) | Équilibre | 11.5% |
| Ti-15Mo-5Zr-3Al | Équilibre | 15% |
Les teneurs en molybdène comprises entre 7% et 15% sont efficaces pour le renforcement à haute température. D'autres éléments comme le niobium, le zirconium et l'étain renforcent encore les propriétés de fluage.
Caractéristiques et propriétés
| Attribut | Détails |
|---|---|
| Forme des particules | Sphérique par atomisation de gaz inerte |
| Oxygène ppm | Inférieure à 500 ppm |
| Densité typique | 4,5 g/cc |
| Conductivité thermique | 4-6 W/mK |
| Résistance à haute température | 100 MPa à 500°C |
| Résistance à la corrosion | Forme un film protecteur de TiO2 |
La nature particulaire, la faible teneur en oxygène et les compositions sur mesure conviennent à la poudre d'alliage pour la fabrication additive ou le frittage de composants de haute performance.
Méthodes de production
| Méthode | Description du processus |
|---|---|
| Atomisation du gaz | Le gaz inerte désintègre le flux d'alliage fondu en poudre. |
| Atomisation par plasma | Très propre mais rendement de poudre inférieur à celui de l'atomisation à gaz |
| PRÉPARATION | Sphéroïdisation de poudres existantes par refonte |
| Hydrure-déshydrure | TiH2 intermédiaire fragile pour le broyage |
Le plasma et l'atomisation au gaz offrent la meilleure qualité tout en étant plus coûteux que les voies secondaires telles que PREP et HDH.
Applications de la poudre d'alliage de TiMo
| L'industrie | Exemples de composants |
|---|---|
| Aérospatiale | Aubes de turbines, carters, trains d'atterrissage |
| Production d'électricité | Échangeurs de chaleur, conduites de vapeur |
| Traitement chimique | Bioréacteurs, cuves de réaction |
| Marine | Arbres d'hélice, dômes de sonar |
| Forage de pétrole et de gaz | Outils et puits géothermiques |
La combinaison d'une résistance élevée, d'un faible poids et d'une résistance à la corrosion permet aux alliages TiMo d'être utilisés dans des environnements exigeants tels que les moteurs d'avion ou les forages en mer.
Spécifications
| Standard | Années d'études couvertes |
|---|---|
| ASTM B862 | Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-8Al-1Mo-1V, Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo |
| ASTM B348 | Barres et billettes de titane et d'alliages de titane |
| AIMS 04-18 | Norme pour les pièces en titane AM |
L'institut AMPM (American Powder Metallurgy) et l'IPS (International Powder Metallurgy Standards Organization) couvrent également différentes qualités de Ti.
Fournisseurs mondiaux et fourchette de prix
| Entreprise | Délai d'exécution | Tarification |
|---|---|---|
| TLS Technik | 16 semaines | $300 - $900/kg |
| Sandvik | 12 semaines | $350 - $1000/kg |
| Équipement de l'Atlantique | 14 semaines | $320 - $850/kg |
Prix pour un lot de plus de 100 kg. Prime pour les poudres à faible teneur en oxygène et les poudres sphériques. Les quantités supérieures à 500 kg bénéficient de remises 20%+.
Avantages et inconvénients
| Avantages | Défis |
|---|---|
| Excellente résistance à haute température | Coûts élevés des matières premières |
| Résistant à la corrosion dans de nombreux environnements | Délais plus longs pour les alliages sur mesure |
| Flexibilité de la conception d'alliages sur mesure | Chaîne d'approvisionnement mondiale limitée actuellement |
| Compatible avec les méthodes d'AM des poudres | Le post-traitement est souvent nécessaire après l'AM |
| Excellente résistance au fluage | Exigences strictes en matière d'oxygène et d'azote |
Les poudres de TiMo permettent de concevoir de nouveaux composants et des constructions légères, mais l'utilisation d'alliages de titane pose des problèmes particuliers de fabrication et de manipulation des poudres.
FAQ
Quelle est la taille optimale des particules pour l'impression 3D par jet de liant ?
Des poudres d'environ 30 à 50 microns facilitent la densité du lit de poudre et la saturation efficace du liquide nécessaire pour lier correctement les couches. Les poudres trop fines nuisent aux performances.
Quelles sont les causes de contamination lors de l'atomisation gazeuse d'un alliage de Ti ?
L'absorption d'oxygène par les fuites d'air dégrade la pureté de la poudre, d'où la nécessité d'un contrôle rigoureux des processus. Les agents de séparation des fours et les creusets de fusion sont d'autres sources de contamination nécessitant des consommables de haute pureté.
Pourquoi est-il difficile d'obtenir une teneur élevée en Mo dans les alliages à base de Ti ?
Des pertes excessives de molybdène par évaporation se produisent au-dessus des niveaux 25% pendant la fusion par induction sous vide et les étapes ultérieures de refonte. Les mesures d'atténuation consistent à couvrir les bassins de fusion ou à utiliser des techniques de creuset froid.
Comment la poudre de titane doit-elle être conservée ?
Dans des conteneurs scellés sous gaz de couverture inerte ou sous vide. Manipulés et stockés de manière à éviter l'absorption d'humidité qui provoque la décrépitude et une forte impureté d'œstrogène ou d'azote.
Quels sont les défauts courants lors de l'impression par AM d'alliages de titane ?
Porosité due à des atomes de gaz piégés, défauts de fusion, fissuration par contrainte résiduelle, poudre non fusionnée piégée dans des volumes fermés. Nécessité d'une optimisation intégrée des paramètres tenant compte de la stratégie de balayage, de l'apport d'énergie, etc.
Conclusion
En résumé, poudres d'alliage de titane et de molybdène offrent des propriétés personnalisées à haute température et une résistance à la corrosion essentielles à la production de composants de nouvelle génération dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'énergie et d'autres industries exigeantes via la métallurgie des poudres ou la fabrication additive.
