сферический титановый порошок с контролируемым размером частиц позволяет изготавливать прочные и легкие металлические детали из титана с помощью аддитивного производства или прессования порошковой металлургии. Высокое соотношение прочности и веса, коррозионная стойкость и биосовместимость делают титан привлекательным инженерным материалом для аэрокосмической, медицинской, автомобильной и других ответственных областей применения.
В этом руководстве рассматриваются состав, методы производства, технические характеристики, области применения, цены и вопросы поиска сферического титанового порошка для металлического AM или прессования и спекания.
Типы сферический титановый порошок
По составу и способу обработки сферические титановые порошки подразделяются на следующие категории:
| Тип | Описание |
|---|---|
| CP (коммерчески чистый) титан | 99.5% и выше чистый титан с низким содержанием межлекальных примесей |
| Ti-6Al-4V | Титановый сплав с добавками алюминия 6% и ванадия 4% для прочности |
| Предварительно легированный порошок | Твердые сферические частицы с однородным составом Ti-6-4 |
| Смешанный элементаль | Смесь чистых порошков титана, алюминия и ванадия |
Подберите марку в соответствии с механическими свойствами, коррозионной стойкостью и бюджетными потребностями готовых титановых деталей.
Методы производства
- Плазменное распыление - Высокоэнергетическая плазменная горелка расплавляет сырье. Мощные индукционные катушки генерируют капельный аэрозоль, который застывает в титановые сфероиды. Узкое распределение частиц с хорошей текучестью порошка и плотностью упаковки.
- Газовая атомизация - Аналогичный процесс с использованием струй инертного газа под давлением вместо энергии плазмы для распыления потока расплавленного титана на мелкие капли. Процесс с меньшей мощностью, но с более крупными частицами.
- Процесс с вращающимся электродом - Центробежные силы от вращающихся электродов расщепляют расплавленный титан на капли. Достижение малых размеров частиц. Высокая скорость производства с узким распределением.
Управление такими параметрами процесса, как температура, давление и поток газа, приводит к получению сферических непористых порошков, предпочтительных для изготовления титановых металлов.
Состав из сферический титановый порошок
| Класс | Титан (Ti) | Алюминий (Al) | Ванадий (V) | Железо (Fe) | Кислород (O) |
|---|---|---|---|---|---|
| CP Класс 1 | 98,9% мин | 0,3% макс. | 0,2% макс. | 0,3% макс. | 0,18% макс. |
| CP Класс 2 | 98,6% мин | 0,3% макс. | 0,1% макс. | 0,3% макс. | 0,25% макс. |
| CP 4 класс | 97.5% мин | 0,3% макс. | 0,1% макс. | 0,5% макс. | 0,40% макс. |
| Ti-6Al-4V | База | 5.5-6.75% | 3.5-4.5% | 0,3% макс. | 0,13% макс. |
Жесткий контроль низкого содержания кислорода и азота, а также предельных значений углерода, железа и хрома позволяет сохранить коррозионную стойкость и пластичность. Выбор марки позволяет сбалансировать требуемые свойства и стоимость сплава для различных областей применения.
Типовые технические характеристики
| Параметр | Значение | Метод испытания |
|---|---|---|
| Чистота | >99% титан | ASTM E2371, ICP-анализ |
| Форма частиц | Сферическая >92% | Микроскопия |
| Плотность отвода | 2,7-3,7 г/куб. см | Расходомер Холла |
| Размер частиц | 15-45 мкм | Дифракция лазерного излучения |
| Кислород (O) | <2000 ppm | Сплавление в инертных газах |
| Азот (N) | <400 ppm | Сплавление в инертных газах |
| Водород (H) | <150 ppm | Сплавление в инертных газах |
| Скорость потока | >95% для 50 мкм | Расходомер Холла |
Перед покупкой изучите статистические сертификаты партий от поставщиков, подтверждающие требования к стандартному сорту и стабильность показателей по этим параметрам.
Механические свойства
| Сплав | Предельная прочность на разрыв (ksi) | Предел текучести (ksi) | Удлинение (%) |
|---|---|---|---|
| CP Класс 1 | 130 | 120 | 20% |
| CP Класс 2 | 150 | 140 | 18% |
| Ti-6Al-4V | 160 | 150 | 10% |
Для достижения заданной прочности материала требуется оптимизированная термическая обработка, например горячее изостатическое прессование и термообработка. Подберите марку в соответствии с необходимыми свойствами.
Металлические приложения AM
Ключевые металлические аддитивные детали с использованием сферических титановых порошков:
- Аэрокосмическая промышленность: Кронштейны планера, ребра крыла, опоры двигателя - высокая прочность, низкий вес
- Медицина и стоматология: имплантаты тазобедренного, коленного суставов и позвоночника; хирургические инструменты - биосовместимые
- Автомобили: Шатуны, компоненты турбокомпрессоров - термостойкость и коррозионная стойкость
- Потребитель: Оправы для очков, спортивный инвентарь, корпуса часов - эстетические качества
- Промышленные: Детали для обработки жидкостей, такие как клапаны, насосы; морское оборудование; теплообменники
Используйте высокую удельную прочность и адаптируйте сплавы, такие как Ti6-4, для сложных производственных условий в различных отраслях промышленности.
Отраслевые спецификации
- ASTM F1580 - Деформируемый титановый 6-алюминиевый 4-ванадиевый сплав для хирургических имплантатов
- ASTM B348 - Спецификации титана и титановых сплавов в прутках, проволоке, порошке и поковках
- AMS 4999 - Пределы состава для производства порошка титанового сплава
- ISO 23304 - Металлические порошки, используемые для процессов аддитивного производства
Проверять статистически подтвержденные сертификаты партий, чтобы убедиться, что качество партии порошка соответствует сертификатам.
Соображения по поводу качества
| Метрика | Приемлемый | Метод испытания |
|---|---|---|
| Плотность отвода | ≥2,7 г/куб. см | Расходомер Холла |
| Расходы | ≥95% для сита 45 мкм | Расходомер Холла |
| Форма частиц | ≥92% сферический | Микроскопия |
| Распределение частиц по размерам | Согласно ASTM B348 | Лазерная дифракция |
| Основные интерстиции (O, H, N) | <2000; <150; <400 ppm resp. | Сплав в инертном газе |
Качество порошка напрямую связано с прочностью материала конечной спеченной детали, качеством поверхности и количеством дефектов.
Диапазон цен
| Класс | Размер частиц | Цена за кг |
|---|---|---|
| CP Класс 1 | 15-45 мкм | $50-$150 |
| Ti-6Al-4V | 15-45 мкм | $55-$200 |
| Ti-6Al-4V ELI | 10-75 мкм | $250-$750 |
Цены зависят от чистоты, размера порошка, объемов производства и региональных факторов. Получите твердые бюджетные котировки от поставщиков, включенных в короткий список, с учетом специфики вашего применения.
Соображения по покупке
| Параметр | Важность |
|---|---|
| Сертификаты качества | Высокая |
| Последовательность | Высокая |
| Данные о квалификации деталей | Средний |
| Техническая поддержка | Средний |
| Доступность выборки | Низкий |
| Факторы цены | Низкий |
Вопросы и ответы
Вопрос: Что такое нагар в титановом порошке и как его предотвратить?
О: Скопление частиц порошка в частично спеченные агломераты называется спеканием. Оно нарушает текучесть и плотность упаковки. Храните в герметичных контейнерах с осушителями для предотвращения побочных реакций поглощения влаги и кислорода, которые со временем приводят к образованию скоплений между частицами титана.
В: Существует ли опасность для здоровья, связанная с титановыми порошками?
О: Как и в случае с большинством мелкодисперсных металлических порошков, при работе с ними следует избегать вдыхания. За исключением проблем с чувствительностью, титановый порошок относительно инертен и считается нетоксичным с низким риском внешнего контакта или инцидентов при проглатывании. При хранении, транспортировке и обработке используйте соответствующие средства защиты и процедуры.
Вопрос: Как правильно хранить титановый порошок?
О: Герметично закрывайте контейнеры с помощью пакетов с дезсредствами для предотвращения окисления. Ограничьте колебания температуры в пределах 10-30°C. Выбросьте, если цвет изменился с блестящего на серый, что указывает на ухудшение состояния, например, водородное охрупчивание. Срок годности более 5 лет при правильном хранении.
В: Требует ли титановый порошок специальной доставки и обработки?
A: Классифицируется как неопасный, невоспламеняющийся. Избегайте транспортировки при сильной жаре или холоде. Плотно закрепите упаковки, чтобы предотвратить утечку или загрязнение. Для исследовательских сортов высокой чистоты имеются специальные контейнеры для перевозки в холодном состоянии с гелевыми пакетами.
