порошки титано-молибденовых сплавов повышают высокотемпературную прочность и сопротивление ползучести для легких аэрокосмических конструкций. В этом руководстве рассматриваются составы порошков сплава TiMo, основные характеристики, методы производства, подходящие области применения, спецификации, соображения, связанные с покупкой, сравнение поставщиков и плюсы/минусы.
порошки титано-молибденовых сплавов Типовой состав
| Марка сплава | Титан (%) | Молибден (%) |
|---|---|---|
| Ti-6Al-7Nb (IMI 550) | Баланс | 7% |
| Ti-15Mo-3Nb-3Al-0.2Si | Баланс | 15% |
| Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn (Ti-11) | Баланс | 11.5% |
| Ti-15Mo-5Zr-3Al | Баланс | 15% |
Содержание молибдена от 7% до 15% эффективно для высокотемпературного упрочнения. Другие элементы, такие как ниобий, цирконий и олово, дополнительно повышают свойства ползучести.
Характеристики и свойства
| Атрибут | Подробности |
|---|---|
| Форма частиц | Сферическая форма при распылении в инертном газе |
| Кислород ppm | Ниже 500 ppm |
| Типичная плотность | 4,5 г/см3 |
| Теплопроводность | 4-6 Вт/мК |
| Высокотемпературная прочность | 100 МПа при 500°C |
| Коррозионная стойкость | Образует защитную пленку TiO2 |
Твердые частицы, низкое содержание кислорода и индивидуальный состав позволяют использовать порошок сплава для аддитивного производства или спекания высокоэффективных компонентов.
Методы производства
| Метод | Описание процесса |
|---|---|
| Распыление газа | Инертный газ расщепляет поток расплавленного сплава в порошок |
| Плазменное распыление | Очень чистый, но меньший выход порошка по сравнению с газовым распылением |
| PREP | Сфероидизация существующих порошков путем переплавки |
| Гидрид-дегидрид | Хрупкий промежуточный продукт TiH2 для измельчения |
Плазма и газовое распыление обеспечивают наилучшее качество, но при этом являются более дорогими по сравнению с такими вторичными способами, как PREP и HDH.
Применение порошка сплава TiMo
| Промышленность | Примеры компонентов |
|---|---|
| Аэрокосмическая промышленность | Лопатки турбин, корпуса, шасси |
| Производство электроэнергии | Теплообменники, паровые трубопроводы |
| Химическая обработка | Биореакторы, реакционные сосуды |
| Морской | Валы пропеллеров, купола гидролокаторов |
| Бурение нефтяных и газовых скважин | Инструменты и стволы для геотермальных скважин |
Сочетание высокой прочности, малого веса и коррозионной стойкости позволяет использовать сплавы TiMo в таких сложных условиях, как авиационные двигатели или морское бурение.
Технические характеристики
| Стандарт | Охваченные классы |
|---|---|
| ASTM B862 | Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-8Al-1Mo-1V, Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo |
| ASTM B348 | Прутки и заготовки из титана и титановых сплавов |
| AIMS 04-18 | Стандарт для титановых деталей AM |
AMPM (Американский институт порошковой металлургии), IPS (Международная организация по стандартам порошковой металлургии) также охватывают различные марки Ti.
Мировые поставщики и диапазон цен
| Компания | Время выполнения заказа | Ценообразование |
|---|---|---|
| TLS Technik | 16 недель | $300 - $900/кг |
| Sandvik | 12 недель | $350 - $1000/кг |
| Атлантическое оборудование | 14 недель | $320 - $850/кг |
Цена за партию 100+ кг. Премиум для порошка с низким содержанием кислорода и сферической формы. При больших партиях свыше 500 кг предлагаются скидки на 20%+.
Плюсы и минусы
| Преимущества | Вызовы |
|---|---|
| Отличная высокотемпературная прочность | Высокие затраты на сырье |
| Коррозионная стойкость в различных средах | Более длительные сроки изготовления нестандартных сплавов |
| Гибкость при разработке сплавов под заказ | Ограниченная глобальная цепочка поставок в настоящее время |
| Совместимость с порошковыми методами AM | После AM часто требуется постобработка |
| Отличное сопротивление ползучести | Жесткие требования к кислороду/азоту |
Порошки TiMo позволяют создавать новые конструкции деталей и облегченные конструкции, однако использование титановых сплавов создает уникальные проблемы при производстве и обработке порошков.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Какой диапазон размеров частиц оптимален для струйной 3D-печати на связующем?
Около 30-50 микрон обеспечивают более высокую плотность слоя порошка и эффективное насыщение жидкостью, необходимое для правильного скрепления слоев. Слишком тонкие порошки снижают производительность.
Что вызывает загрязнение при газовой атомизации сплава Ti?
Улавливание кислорода в результате утечек воздуха ухудшает чистоту порошка, поэтому необходим строгий контроль процесса. Разделительные агенты печей и тигли для расплава - другие источники загрязнения, требующие расходных материалов высокой чистоты.
Почему в сплавах на основе Ti трудно добиться высокого содержания Mo?
Чрезмерные потери молибдена при испарении происходят выше уровня 25% во время вакуумной индукционной плавки и последующих этапов переплава. Меры по снижению потерь включают покрытие бассейнов расплава или использование методов холодного тигля.
Как следует хранить титановый порошок?
В герметичных контейнерах под инертным покровным газом или вакуумом. Обращение и хранение исключают поглощение влаги, вызывающее дряхлость, и высокое содержание примесей озигена или азота.
Какие дефекты часто встречаются при AM-печати титановых сплавов?
Пористость из-за захваченных атомов газа, дефекты отсутствия плавления, растрескивание под действием остаточных напряжений, нерасплавленный порошок внутри замкнутых объемов. Требуется комплексная оптимизация параметров с учетом стратегии сканирования, потребляемой энергии и т. д.
Заключение
В итоге, порошки титано-молибденовых сплавов обеспечивают индивидуальные высокотемпературные свойства и коррозионную стойкость, необходимые для производства компонентов нового поколения в аэрокосмической, энергетической и других ответственных отраслях промышленности с помощью порошковой металлургии или аддитивного производства.
