sferyczny proszek tytanowy z kontrolowanymi rozmiarami cząstek umożliwia produkcję wytrzymałych, lekkich tytanowych części metalowych przy użyciu produkcji addytywnej lub prasowania metalurgii proszków. Wysoki stosunek wytrzymałości do masy, odporność na korozję i biokompatybilność sprawiają, że tytan jest atrakcyjnym materiałem inżynieryjnym w przemyśle lotniczym, medycznym, motoryzacyjnym i innych wymagających zastosowaniach.
Niniejszy przewodnik obejmuje skład, metody produkcji, specyfikacje, zastosowania, ceny i kwestie związane z pozyskiwaniem sferycznego proszku tytanowego do produkcji metali metodą AM lub prasowania i spiekania.
Rodzaje sferycznego proszku tytanowego
W oparciu o skład i przetwarzanie, sferyczne proszki tytanu są podzielone na kategorie:
| Typ | Opis |
|---|---|
| CP (komercyjnie czysty) tytan | 99,5% i więcej czystego tytanu z niską zawartością międzywęzłowych zanieczyszczeń elementarnych |
| Ti-6Al-4V | Stop tytanu z dodatkiem aluminium 6% i wanadu 4% dla zwiększenia wytrzymałości |
| Wstępnie stopiony proszek | Stałe cząstki sferyczne o jednorodnym składzie Ti-6-4 |
| Blended Elemental | Mieszanka proszków czystego tytanu, aluminium i wanadu |
Dopasuj gatunek do właściwości mechanicznych, odporności na korozję i potrzeb budżetowych gotowych części tytanowych.
Metody produkcji
- Atomizacja plazmowa - Wysokoenergetyczny palnik plazmowy topi surowiec. Potężne cewki indukcyjne generują rozpylone krople, które zestalają się w tytanowe sferoidy. Najwęższy rozkład cząstek z dobrym przepływem proszku i gęstością upakowania.
- Atomizacja gazu - Podobny proces wykorzystujący strumienie gazu obojętnego pod ciśnieniem zamiast energii plazmy do rozpylania strumienia stopionego tytanu na drobne kropelki. Niższa moc procesu, ale większe rozmiary cząstek.
- Proces elektrody rotacyjnej - Siły odśrodkowe z wirujących elektrod rozbijają stopiony tytan na kropelki. Osiąga małe rozmiary cząstek. Wysoka szybkość produkcji z wąskimi dystrybucjami.
Kontrolowanie parametrów procesu, takich jak temperatura, ciśnienie i przepływ gazu, skutkuje sferycznymi, nieporowatymi proszkami preferowanymi do produkcji tytanu.
Skład z sferyczny proszek tytanowy
| Klasa | Tytan (Ti) | Aluminium (Al) | Wanad (V) | Żelazo (Fe) | Tlen (O) |
|---|---|---|---|---|---|
| CP Stopień 1 | 98.9% min | 0.3% max | 0.2% max | 0.3% max | 0.18% max |
| CP Stopień 2 | 98.6% min | 0.3% max | 0.1% max | 0.3% max | 0.25% max |
| CP Stopień 4 | 97.5% min | 0.3% max | 0.1% max | 0.5% max | 0.40% max |
| Ti-6Al-4V | Podstawa | 5.5-6.75% | 3.5-4.5% | 0.3% max | 0.13% max |
Ścisła kontrola niskiej zawartości tlenu i azotu oraz limitów węgla, żelaza i chromu pozwala zachować odporność na korozję i plastyczność. Wybór gatunku równoważy wymagane właściwości z kosztami stopu dla różnych zastosowań.
Typowe specyfikacje
| Parametr | Wartość | Metoda badania |
|---|---|---|
| Czystość | >99% tytan | ASTM E2371, analiza ICP |
| Kształt cząsteczki | Sferyczny >92% | Mikroskopia |
| Gęstość kranu | 2,7-3,7 g/cc | Przepływomierz Halla |
| Wielkość cząstek | 15-45 μm | Dyfrakcja laserowa |
| Tlen(O) | <2000 ppm | Fuzja gazów obojętnych |
| Azot (N) | <400 ppm | Fuzja gazów obojętnych |
| Wodór(H) | <150 ppm | Fuzja gazów obojętnych |
| Natężenia przepływu | >95% dla 50 μm | Przepływomierz Halla |
Przed zakupem należy zapoznać się ze statystycznymi certyfikatami partii od dostawców potwierdzającymi standardowe wymagania dotyczące klasy i spójność wyników w zakresie tych wskaźników.
Właściwości mechaniczne
| Stop | Ostateczna wytrzymałość na rozciąganie (ksi) | Granica plastyczności (ksi) | Wydłużenie (%) |
|---|---|---|---|
| CP Stopień 1 | 130 | 120 | 20% |
| CP Stopień 2 | 150 | 140 | 18% |
| Ti-6Al-4V | 160 | 150 | 10% |
Osiągnięcie docelowej wytrzymałości materiału wymaga zoptymalizowanej termicznej obróbki końcowej, takiej jak prasowanie izostatyczne na gorąco i obróbka cieplna. Dopasowanie gatunku do wymaganych właściwości.
Zastosowania AM w metalu
Kluczowe części z dodatków metalowych wykorzystujące sferyczne proszki tytanu:
- Lotnictwo i kosmonautyka: Wsporniki płatowca, żebra skrzydeł, mocowania silnika - wysoka wytrzymałość, niska waga
- Medycyna i stomatologia: implanty bioder, kolan i kręgosłupa; narzędzia chirurgiczne - biokompatybilne
- Motoryzacja: Korbowody, elementy turbosprężarek - odporność na ciepło i korozję
- Konsument: Oprawki okularów, sprzęt sportowy, korpusy zegarków - walory estetyczne
- Przemysłowe: Części do transportu płynów, takie jak zawory, pompy; sprzęt morski; wymienniki ciepła
Wykorzystaj wysoką wytrzymałość właściwą i dostosuj stopy, takie jak Ti6-4, do wymagających środowisk produkcyjnych w różnych branżach.
Specyfikacje branżowe
- ASTM F1580 - Kuty stop tytanu, 6-aluminium i 4-wanadu do implantów chirurgicznych
- ASTM B348 - Pręty, drut, proszek i odkuwki z tytanu i stopów tytanu.
- AMS 4999 - Limity składu dla produkcji proszków stopów tytanu
- ISO 23304 - Proszki metali stosowane w procesach wytwarzania przyrostowego
Przegląd statystycznie zatwierdzonych certyfikatów partii, zapewniających, że jakość partii proszku jest zgodna z certyfikatami.
Względy jakościowe
| Metryczny | Dopuszczalny | Metoda badania |
|---|---|---|
| Gęstość kranu | ≥2,7 g/cc | Przepływomierz Halla |
| Przepływy | ≥95% dla sita 45 μm | Przepływomierz Halla |
| Kształt cząsteczki | ≥92% sferyczny | Mikroskopia |
| Rozkład wielkości cząstek | Zgodnie z ASTM B348 | Dyfrakcja laserowa |
| Główne międzywarstwy (O, H, N) | <2000; <150; <400 ppm resp. | Fuzja gazów obojętnych |
Atrybuty jakości proszku bezpośrednio korelują z końcową wytrzymałością spiekanych części, wykończeniem powierzchni i wskaźnikami defektów.
Zakres cen
| Klasa | Wielkość cząstek | Cena za kg |
|---|---|---|
| CP Stopień 1 | 15-45 mikronów | $50-$150 |
| Ti-6Al-4V | 15-45 mikronów | $55-$200 |
| Ti-6Al-4V ELI | 10-75 mikronów | $250-$750 |
Ceny zależą od czystości, wielkości proszku, wielkości produkcji i czynników regionalnych. Uzyskaj wiążące oferty budżetowe od wybranych dostawców, dostosowane do Twojego zastosowania.
Rozważania dotyczące zakupu
| Parametr | Znaczenie |
|---|---|
| Certyfikaty jakości | Wysoki |
| Spójność | Wysoki |
| Dane dotyczące kwalifikacji części | Średni |
| Wsparcie techniczne | Średni |
| Dostępność próbkowania | Niski |
| Czynniki cenowe | Niski |
Najczęściej zadawane pytania
P: Co to jest zbrylanie proszku tytanowego i jak mu zapobiegać?
Zlepianie się cząstek proszku w częściowo spiekane aglomeraty nazywane jest zbrylaniem. Zakłóca to przepływ i gęstość upakowania. Przechowywać w hermetycznych pojemnikach ze środkami osuszającymi, aby zapobiec reakcjom ubocznym pochłaniania wilgoci i tlenu, które z czasem umożliwiają zbrylanie się cząstek tytanu.
P: Czy proszki tytanowe stanowią zagrożenie dla zdrowia?
O: Podobnie jak w przypadku większości drobnych proszków metalicznych, należy unikać wdychania podczas pracy. Poza kwestiami wrażliwości, proszek tytanowy jest stosunkowo obojętny i uważany za nietoksyczny z niskim ryzykiem kontaktu zewnętrznego lub połknięcia. Podczas przechowywania, transportu lub przetwarzania należy stosować odpowiedni sprzęt i procedury ochronne.
P: Jak prawidłowo przechowywać proszek tytanowy?
O: Szczelnie zamknąć pojemniki za pomocą worków ze środkiem osuszającym, aby zapobiec utlenianiu. Ograniczyć wahania temperatury w zakresie 10-30°C. Wyrzucić, jeśli kolor zmieni się z błyszczącego na szary, wskazując na pogorszenie jakości, takie jak kruchość wodorowa. Okres trwałości wynosi ponad 5 lat, jeśli jest prawidłowo przechowywany.
P: Czy proszek tytanowy wymaga specjalnej wysyłki i obsługi?
O: Sklasyfikowany jako nie stwarzający zagrożenia, niepalny. Unikać transportu w ekstremalnie wysokich lub niskich temperaturach. Mocno zabezpieczyć opakowania, aby zapobiec wyciekom lub zanieczyszczeniu. Specjalne zimne opakowania z wkładami żelowymi dostępne dla klas badawczych o wysokiej czystości.
