proszki stopów tytanu i molibdenu zwiększają wytrzymałość w wysokich temperaturach i odporność na pełzanie w lekkich konstrukcjach lotniczych. Niniejszy przewodnik zawiera przegląd składu proszków stopów TiMo, kluczowe cechy, metody produkcji, odpowiednie zastosowania, specyfikacje, rozważania dotyczące zakupów, porównania dostawców oraz zalety i wady.
proszki stopów tytanu i molibdenu Typowy skład
| Gatunek stopu | Tytan (%) | Molibden (%) |
|---|---|---|
| Ti-6Al-7Nb (IMI 550) | Równowaga | 7% |
| Ti-15Mo-3Nb-3Al-0.2Si | Równowaga | 15% |
| Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn (Ti-11) | Równowaga | 11.5% |
| Ti-15Mo-5Zr-3Al | Równowaga | 15% |
Poziom molibdenu pomiędzy 7% a 15% skutecznie wzmacnia w wysokich temperaturach. Inne pierwiastki, takie jak niob, cyrkon i cyna, dodatkowo poprawiają właściwości pełzania.
Charakterystyka i właściwości
| Atrybut | Szczegóły |
|---|---|
| Kształt cząsteczki | Sferyczne z atomizacji gazu obojętnego |
| Tlen ppm | Poniżej 500 ppm |
| Typowa gęstość | 4,5 g/cc |
| Przewodność cieplna | 4-6 W/mK |
| Wytrzymałość na wysokie temperatury | 100 MPa przy 500°C |
| Odporność na korozję | Tworzy ochronną warstwę TiO2 |
Cząsteczkowy charakter, niska zawartość tlenu i dostosowane kompozycje nadają się do produkcji dodatków lub spiekania wysokowydajnych komponentów.
Metody produkcji
| Metoda | Opis procesu |
|---|---|
| Atomizacja gazu | Gaz obojętny rozbija strumień stopionego stopu na proszek |
| Atomizacja plazmowa | Bardzo czysta, ale niższa wydajność proszku w porównaniu z atomizacją gazową |
| PREP | Sferoidyzacja istniejących proszków poprzez przetapianie |
| Wodorek-wodnik | Kruchy półprodukt TiH2 do rozdrabniania |
Plazma i atomizacja gazowa oferują najlepszą jakość, ale są droższe niż metody wtórne, takie jak PREP i HDH.
Zastosowania proszku ze stopu TiMo
| Przemysł | Przykłady komponentów |
|---|---|
| Lotnictwo i kosmonautyka | Łopaty turbin, obudowy, podwozia |
| Wytwarzanie energii | Wymienniki ciepła, rurociągi parowe |
| Przetwarzanie chemiczne | Bioreaktory, zbiorniki reakcyjne |
| Marine | Wały śmigieł, kopuły sonaru |
| Wiercenie ropy i gazu | Narzędzia i szyby do odwiertów geotermalnych |
Połączenie wysokiej wytrzymałości, niskiej wagi i odporności na korozję sprawia, że stopy TiMo doskonale sprawdzają się w wymagających środowiskach, takich jak silniki lotnicze czy wiercenia morskie.
Specyfikacje
| Standard | Objęte klasy |
|---|---|
| ASTM B862 | Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-8Al-1Mo-1V, Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo |
| ASTM B348 | Sztaby i kęsy z tytanu i stopów tytanu |
| AIMS 04-18 | Standard dla części tytanowych AM |
AMPM (American Powder Metallurgy) Institute, IPS (International Powder Metallurgy Standards Organization) również obejmują różne gatunki Ti.
Globalni dostawcy i zakres cen
| Firma | Czas realizacji | Wycena |
|---|---|---|
| TLS Technik | 16 tygodni | $300 - $900/kg |
| Sandvik | 12 tygodni | $350 - $1000/kg |
| Atlantic Equipment | 14 tygodni | $320 - $850/kg |
Ceny dla partii 100+ kg. Premia za proszek o niskiej zawartości tlenu i sferyczny. Większe ilości powyżej 500 kg oferują zniżki 20%+.
Plusy i minusy
| Zalety | Wyzwania |
|---|---|
| Doskonała wytrzymałość w wysokich temperaturach | Wysokie koszty surowców |
| Odporność na korozję w wielu środowiskach | Dłuższe czasy realizacji dla stopów niestandardowych |
| Elastyczność projektowania niestandardowych stopów | Ograniczony globalny łańcuch dostaw |
| Kompatybilność z metodami proszkowymi AM | Przetwarzanie końcowe często wymagane po AM |
| Doskonała odporność na pełzanie | Rygorystyczne wymagania dotyczące tlenu/azotu |
Proszki TiMo umożliwiają projektowanie nowych komponentów i lekkich konstrukcji, ale stosowanie stopów tytanu stwarza wyjątkowe wyzwania związane z produkcją proszków i obsługą.
FAQ
Jaki zakres wielkości cząstek jest optymalny dla druku 3D z użyciem strumienia spoiwa?
Około 30 do 50 mikronów ułatwia większą gęstość złoża proszku i skuteczne nasycenie cieczą potrzebne do prawidłowego wiązania warstw. Zbyt drobne proszki obniżają wydajność.
Co powoduje zanieczyszczenie podczas atomizacji gazowej stopu Ti?
Pobieranie tlenu z wycieków powietrza pogarsza czystość proszku, stąd potrzeba rygorystycznej kontroli procesu. Innymi źródłami zanieczyszczeń wymagającymi materiałów eksploatacyjnych o wysokiej czystości są środki oddzielające i tygle do topienia.
Dlaczego wysoka zawartość Mo jest trudna do osiągnięcia w stopach na bazie Ti?
Nadmierne straty molibdenu w wyniku parowania występują powyżej poziomu 25% podczas próżniowego topienia indukcyjnego i kolejnych etapów przetapiania. Środki łagodzące obejmują przykrywanie basenów stopu lub stosowanie technik zimnego tygla.
Jak należy przechowywać proszek tytanowy?
W szczelnie zamkniętych pojemnikach pod osłoną gazu obojętnego lub próżni. Obsługa i przechowywanie w celu wykluczenia wchłaniania wilgoci, która powoduje rozpad i wysokie zanieczyszczenie osyggenem lub azotem.
Jakie są typowe wady podczas drukowania AM stopów tytanu?
Porowatość spowodowana uwięzionymi atomami gazu, brak defektów stapiania, pękanie naprężeń szczątkowych, nietopiony proszek uwięziony w zamkniętych objętościach. Wymaga zintegrowanej optymalizacji parametrów uwzględniającej strategię skanowania, nakład energii itp.
Wnioski
Podsumowując, proszki stopów tytanu i molibdenu zapewniają niestandardowe właściwości wysokotemperaturowe i odporność na korozję niezbędne do produkcji komponentów nowej generacji w przemyśle lotniczym, energetycznym i innych wymagających branżach za pomocą metalurgii proszków lub produkcji addytywnej.
