Proszki ze stopów tytanu zawierają tytan jako główny pierwiastek w połączeniu z innymi metalami, takimi jak aluminium, wanad lub żelazo. Skład stopu zapewnia ulepszone właściwości do zastosowań w przemyśle lotniczym, urządzeniach medycznych i nie tylko.
Rodzaje proszków ze stopów tytanu
Popularne formuły stopów tytanu w postaci proszku:
| Stop | Ti Content | Inne elementy | Kluczowe właściwości |
|---|---|---|---|
| Ti-6Al-4V | 90% | 6% Al, 4% V | Wysoka wytrzymałość, niska gęstość |
| Ti-6Al-7Nb | 90% | 6% Al, 7% Nb | Biokompatybilność, odporność na korozję |
| Ti-10V-2Fe-3Al | 82% | 10% V, 2% Fe, 3% Al | Odporność na ciepło, hartowana |
| Ti-3Al-2.5V | 93% | 3% Al, 2,5% V | Wytrzymałość w podwyższonej temperaturze |
- Stop tytanu z aluminium, wanadem, żelazem i niobem równoważy twardość, wytrzymałość i gęstość.
- Określone elementy dostrajają właściwości mechaniczne, fizyczne i biologiczne do docelowych zastosowań
- Mieszanki optymalizują zachowanie w wysokich temperaturach, odporność na zużycie, spawalność itp.
- Aluminium stabilizuje strukturę krystaliczną tytanu, zwiększając obrabialność; wanad zwiększa wytrzymałość
W ten sposób dostosowane kombinacje metali w stopach tytanu osiągają właściwości funkcjonalne specyficzne dla danego zastosowania.
Produkcja proszku ze stopu tytanu
Popularne techniki produkcji proszków ze stopów tytanu:
| Metoda | Proces | Opis | Właściwości cząsteczek |
|---|---|---|---|
| Atomizacja gazu | Stopiony strumień uderza w strumienie gazu | Szybkie chłodzenie tworzy kuliste cząstki | Doskonała płynność |
| Atomizacja plazmowa | Wyższa temperatura plazmy topi stopy | Produkcja bardzo drobnego proszku sferycznego | Rozmiary submikronowe |
| Wodorek-wodnik | Rozdrabnianie w fazie wodorkowej | Nieregularne kruche cząstki z wodorków | Umiarkowany przepływ |
| Stopy mechaniczne | Spawane odkształcenie cząstek proszku | Struktura kompozytowa o drobnym uziarnieniu | Słaby przepływ |
- Atomizacja gazowa i plazmowa generuje drobne, sferyczne proszki stopowe odpowiednie do produkcji addytywnej
- Metoda wodorkowo-wodorkowa kruszy kruchą fazę wodorkową na małe cząstki
- Stopowanie mechaniczne łączy mniejsze cząstki w agregaty kompozytowe poprzez deformację
Tak więc różne techniki pozwalają na dostosowanie rozmiarów cząstek stopu tytanu, kształtów i wewnętrznych mikrostruktur.
Zastosowania Proszek ze stopu tytanu
Proszki ze stopów tytanu zapewniają wysoką wydajność części w różnych sektorach:
| Sektor | Zastosowanie | Wykorzystane właściwości |
|---|---|---|
| Lotnictwo i kosmonautyka | Łopatki turbin, części płatowca | Wysoka wytrzymałość właściwa |
| Przemysłowy | Sprzęt do przetwarzania żywności | Odporność na korozję |
| Motoryzacja | Pręty łączące, zawory | Odporność na ciepło |
| Biomedyczne | Implanty, protetyka | Biokompatybilność |
| Obrona | Materiały pancerza | Ochrona balistyczna |
| Produkcja addytywna | Części drukowane w 3D | Możliwość drukowania |
- Lekka wytrzymałość pozwala na oszczędność paliwa w samolotach i pojazdach z tytanowymi komponentami
- Bio-neutralne implanty ze stopu tytanu unikają odrzucenia przez ludzkie ciało
- Odporność na korozję pasuje do agresywnych chemikaliów w zakładach przemysłowych
- Dostosowanie stopu tworzy gatunki tytanu klienta dla każdego zastosowania
Tak dostosowane proszki stopów tytanu umożliwiają zaawansowaną produkcję w różnych wymagających branżach.
Specyfikacja proszku ze stopu tytanu
Kluczowe wskaźniki jakości proszku stopu tytanu:
| Parametr | Typowe wartości | Metoda testowania |
|---|---|---|
| Skład stopu | Procent wagowy pierwiastka | Spektroskopia ICP |
| Rozkład wielkości cząstek | Zasięg i średnia wielkość | Dyfrakcja laserowa |
| Gęstość pozorna | Do 85% rzeczywistej gęstości | Wolumetr Scott |
| Gęstość kranu | Do 95% rzeczywistej gęstości | Mierzone przez stuknięcie |
| Kształt cząsteczki | Sferyczność, gładkość | Obrazowanie SEM |
| Natężenie przepływu proszku | Kąt usypu, przepływomierz Halla | Standardowe lejki/pojemniki testowe |
- Kontrole składu potwierdzają procentową zawartość tytanu, aluminium, wanadu itp.
- Rozkład wielkości cząstek zapewnia przydatność do zamierzonego procesu produkcyjnego
- Gęstość wskazuje wydajność upakowania i porowatość
- Kształt cząstek wpływa na wydajność aplikacji i obsługę proszku
- Natężenia przepływu kwalifikujące do automatycznego transportu i dozowania
Tak więc te wskaźniki pomagają zapewnić, że zakupiony proszek ze stopu tytanu spełnia wymagania aplikacji.
Porównanie rodzajów proszków ze stopów tytanu
Jak wypadają niektóre stopy tytanu?
| Stop | Ti-6Al-4V | Ti-6Al-7Nb | Ti-10V-2Fe-3Al |
|---|---|---|---|
| Gęstość | 4,43 g/cm3 | 4,52 g/cm3 | 4,38 g/cm3 |
| Wytrzymałość na rozciąganie | 128 ksi | 126 ksi | 115 ksi |
| Moduł Younga | 16 msi | 10 msi | 15 msi |
| Maksymalna temperatura pracy | 700°F | 750°F | 800°F |
| Biokompatybilność | Umiarkowany | Doskonały | Słaby |
| Koszt | Niski | Wysoki | Umiarkowany |
- Ti-6Al-4V to stop tytanu łączący w sobie wydajność i koszty.
- Stopy Nb i Ta oferują doskonałą biokompatybilność w zastosowaniach medycznych
- Wyższa zawartość wanadu i Fe zapewnia stabilność w podwyższonych temperaturach
- Stopy zawierające aluminium mają wyższy stosunek wytrzymałości do masy
Tak więc każda formuła stopu tytanu ma określone korzystne właściwości dla docelowych zastosowań.
Dostawcy proszku ze stopu tytanu
Wiodący światowi producenci proszków ze stopów tytanu:
| Firma | Lokalizacja centrali | Dostępne stopnie | Zdolność produkcyjna |
|---|---|---|---|
| ATI Powder Metals | USA | Ti-6Al-4V, stopy niestandardowe | 5 000 ton metrycznych rocznie |
| Tekna | Kanada | Ti-6Al-4V i inne | Nie opublikowano |
| Grupa Hoganas | Szwecja | Ti-6Al-4V | 3 000 ton metrycznych rocznie |
| TLS Technik | Niemcy | TiAl, TiAlNb, proszki Ti | Nie opublikowano |
| CNPC POWDER | Chiny | Ti-6Al-4V, TiAl | 10 000 ton metrycznych rocznie |
- Amerykańska firma ATI Powder Metals jest wiodącym producentem proszków ze stopów tytanu na świecie
- Szwedzka Grupa Hoganas również prowadzi znaczącą produkcję proszku tytanowego
- Chiny goszczą kilku dużych producentów proszków ze stopów tytanu poszukujących globalnego eksportu
- Mniejsi gracze również uczestniczą w rozwijającym się przemyśle proszku tytanowego
Tak więc moce produkcyjne nadal rosną, aby sprostać rosnącemu zapotrzebowaniu na stopy tytanu.
Proszek ze stopu tytanu Wycena
Orientacyjne ceny proszku ze stopu tytanu:
| Stop | Cena za kg | Zakres wielkości cząstek |
|---|---|---|
| Ti-6Al-4V | $50 – $150 | 15 do 120 mikronów |
| Ti-6Al-7Nb | $250 – $500 | 5 do 45 mikronów |
| Ti-10V-2Fe-3Al | $75 – $200 | 15 do 63 mikronów |
| Ti-3Al-2.5V | $100 – $150 | 45 do 150 mikronów |
- Ceny zależą w dużej mierze od wielkości zakupu i rozkładu wielkości cząstek.
- Specjalistyczne stopy i szlachetne gatunki medyczne osiągają wyższe ceny
- Ti-6Al-4V jest najbardziej ekonomicznie produkowany na skalę przemysłową
- Kontrakty powyżej 5-10 ton otrzymują obniżone stawki
Tak więc proszek ze stopu tytanu pozostaje stosunkowo drogi, ograniczając zastosowania głównie do sektora lotniczego i obronnego.
Najczęściej zadawane pytania dotyczące proszków ze stopów tytanu
| Pytanie | Odpowiedź |
|---|---|
| Jakie kolory mogą mieć stopy tytanu? | Najczęściej stosowana jest naturalna szarość. Stosowana jest również koloryzująca obróbka powierzchni. |
| Czy proszki wymagają specjalnej obsługi? | Zaleca się stosowanie gazu obojętnego, aby zapobiec utlenianiu podczas obsługi. |
| Czy w przypadku tych proszków możliwe jest natryskiwanie na zimno? | Tak, deformacja cząstek umożliwia uzyskanie powłok o wysokiej przyczepności. |
| Czy stopy tytanu są niemagnetyczne? | Tak, wszystkie gatunki mają bardzo niską przenikalność magnetyczną. |
| Czy proszki te mogą być bezpiecznie transportowane drogą lotniczą? | Tak, brak ograniczeń transportowych z wyjątkiem bardzo drobnych proszków reaktywnych. |
Tak więc proszki ze stopów tytanu dobrze nadają się do większości operacji związanych z obróbką, przetwarzaniem i powlekaniem proszków metali.
Wnioski
Podsumowując, proszek ze stopu tytanu zapewnia elastyczność projektowania w celu zrównoważenia gęstości, wytrzymałości, modułu i biokompatybilności dla zaawansowanych wymagań inżynieryjnych w różnych branżach. Techniki produkcji nadają dostosowaną charakterystykę cząstek. Formuła stopu umożliwia niestandardowe dostrajanie właściwości. Pomimo stosunkowo wysokich cen powyżej $50/kg, proszek ze stopu tytanu zapewnia większą wydajność w zastosowaniach obronnych, medycznych, lotniczych i motoryzacyjnych, w których wydajność komponentów jest ważniejsza niż względy kosztowe.
