Prášky ze slitiny titanu a molybdenu

práškové slitiny titanu a molybdenu zlepšují pevnost při vysokých teplotách a odolnost proti tečení pro lehké letecké konstrukce. Tato příručka se zabývá složením prášku slitiny TiMo, klíčovými charakteristikami, výrobními metodami, vhodnými aplikacemi, specifikacemi, úvahami o nákupu, srovnáním dodavatelů a pro/proti.

práškové slitiny titanu a molybdenu Typické složení

Stupeň slitiny	Titan (%)	Molybden (%)
Ti-6Al-7Nb (IMI 550)	Zůstatek	7%
Ti-15Mo-3Nb-3Al-0.2Si	Zůstatek	15%
Ti-11,5Mo-6Zr-4,5Sn (Ti-11)	Zůstatek	11.5%
Ti-15Mo-5Zr-3Al	Zůstatek	15%

Hladiny molybdenu mezi 7 % a 15 % účinné pro zpevnění při vysokých teplotách. Další prvky, jako je niob, zirkonium a cín, dále zvyšují vlastnosti tečení.

Charakteristika a vlastnosti

Atribut	Podrobnosti
Tvar částic	Kulovitý z atomizace inertním plynem
Kyslík ppm	Pod 500 ppm
Typická hustota	4,5 g/cc
Tepelná vodivost	4–6 W/mK
Pevnost při vysokých teplotách	100 MPa při 500 °C
Odolnost proti korozi	Tvoří ochranný film TiO2

Částicová povaha, nízký obsah kyslíku a přizpůsobené kompozice vyhovují prášku slitiny pro aditivní výrobu nebo slinování vysoce výkonných součástí.

Výrobní metody

Metoda	Popis procesu
Rozprašování plynu	Inertní plyn rozkládá proud roztavené slitiny na prášek
Plazmová atomizace	Velmi čistý, ale nižší výstup prášku oproti atomizaci plynem
PREP	Sferoidizace stávajících prášků roztavením
Hydrid-dehydrid	Křehký meziprodukt TiH2 pro drcení

Plazmová a plynová atomizace nabízí nejlepší kvalitu a zároveň jsou dražší oproti sekundárním trasám, jako je PREP a HDH.

Aplikace prášku ze slitiny TiMo

Průmysl	Příklady součástí
Aerospace	Lopaty turbín, skříně, podvozky
Výroba energie	Výměníky tepla, parní potrubí
Chemické zpracování	Bioreaktory, reakční nádoby
Námořní	Hřídele vrtulí, sonary
Vrtání ropy a plynu	Geotermální studniční nástroje a hřídele

Kombinace vysoké pevnosti, nízké hmotnosti a odolnosti proti korozi vyhovuje slitinám TiMo s náročnými prostředími, jako jsou letecké motory nebo pobřežní vrtání.

Specifikace

Standard	Třídy, na které se vztahuje
ASTM B862	Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-8Al-1Mo-1V, Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo
ASTM B348	Tyče a polotovary z titanu a slitin titanu
AIMS 04-18	Standard pro díly z titanu AM

AMPM (American Powder Metallurgy) Institute, IPS (International Powder Metallurgy Standards Organization) pokrývají také různé třídy Ti.

Globální dodavatelé a cenové rozpětí

Společnost	Doba realizace	Stanovení cen
Technika TLS	16 týdnů	300–900 USD/kg
Sandvik	12 týdnů	350–1000 USD/kg
Vybavení společnosti Atlantic	14 týdnů	320–850 USD/kg

Ceny pro dávku 100+ kg. Prémie za nízký obsah kyslíku a sférický prášek. Větší množství nad 500 kg nabízí slevy 20 %+.

Výhody vs. nevýhody

Výhody	Výzvy
Vynikající pevnost při vysokých teplotách	Vysoké náklady na suroviny
Odolný proti korozi v mnoha prostředích	Delší dodací lhůty pro vlastní slitiny
Flexibilita návrhu vlastních slitin	V současnosti omezený globální dodavatelský řetězec
Kompatibilní s metodami práškové AM	Po zpracování je často nutné po AM
Vynikající odolnost proti tečení	Přísné požadavky na kyslík/dusík

Prášky TiMo umožňují nové konstrukce součástí a lehkou konstrukci, ale použití slitin titanu představuje jedinečné problémy s výrobou a manipulací s práškem.

FAQ

Jaký rozsah velikosti částic je optimální pro 3D tisk s pojivem?

Okolo 30 až 50 mikronů usnadňuje vyšší hustotu práškového lože a účinné nasycení kapalinou potřebné pro správné spojování vrstev. Příliš jemné prášky zhoršují výkon.

Co způsobuje kontaminaci během plynové atomizace slitiny Ti?

Záchyt kyslíku z jakýchkoli úniků vzduchu zhoršuje čistotu prášku, proto je nutná přísná kontrola procesu. Zdroje kontaminace jsou také separační činidla pece a tavicí kelímky, které vyžadují vysoce čisté spotřební materiály.

Proč je obtížné dosáhnout vysokého obsahu Mo ve slitinách na bázi Ti?

Nadměrné odpařovací ztráty molybdenu nastávají nad 25% hladinami během vakuového indukčního tavení a následných kroků přetavování. Zmírnění zahrnuje zakrytí tavných lázní nebo použití technik studeného kelímku.

Jak se má titanový prášek skladovat?

Uvnitř uzavřených nádob pod inertním krycím plynem nebo vakuem. Manipuluje se s nimi a skladují se tak, aby se zabránilo absorpci vlhkosti, která způsobuje rozpad a vysokou nečistotu kyslíku nebo dusíku.

Jaké jsou běžné vady při tisku slitin titanu AM?

Pórovitost ze zachycených atomů plynu, vady nedostatku tavení, praskání zbytkového napětí, netavený prášek zachycený uvnitř uzavřených objemů. Vyžadují integrovanou optimalizaci parametrů s ohledem na strategii skenování, vstup energie atd.

Závěr

Shrnutí, práškové slitiny titanu a molybdenu poskytují přizpůsobené vlastnosti pro vysoké teploty a odolnost proti korozi, které jsou zásadní pro výrobu součástí nové generace v leteckém, energetickém a jiném náročném průmyslu prostřednictvím práškové metalurgie nebo aditivní výroby.

znát více procesů 3D tisku