Prášek Ti6Al4V

Obsah

Přehled

Prášek Ti6Al4V, známý také jako Ti-6Al-4V, titan Grade 5, Ti 6-4 nebo Ti 6/4, je prášek ze slitiny titanu skládající se z titanu, 6 % hliníku a 4 % vanadu. Nabízí výjimečnou kombinaci vysoké pevnosti, nízké hmotnosti, odolnosti proti korozi a biokompatibility, díky čemuž je extrémně všestranným materiálem pro pokročilé aplikace v letectví, lékařských zařízeních, námořním hardwaru a dalších.

Ti6Al4V je považován za tahouna titanových slitin, který představuje více než 50 % celkového využití titanu na celém světě. Má jeden z nejlepších poměrů pevnosti a hmotnosti ze všech kovových materiálů a zachovává si své vlastnosti při extrémních teplotách.

Některé klíčové vlastnosti a charakteristiky prášku Ti6Al4V zahrnují:

  • Vynikající poměr pevnosti a hmotnosti, vysoká specifická pevnost
  • Nízká hustota – 4,43 g/cm3
  • Vysoká odolnost proti korozi
  • Biokompatibilita a schopnost osseointegrace
  • Dobré vlastnosti při vysokých teplotách – použitelné do 400 °C s odolností proti oxidaci do 550 °C
  • Vysoká lomová houževnatost a únavová pevnost
  • K dispozici v různých rozsazích velikostí a morfologiích – sférické, úhlové

Díky svým všestranným vlastnostem nachází Ti6Al4V dnes rozmanité aplikace napříč průmyslovými odvětvími.

prášek ti6al4v

Typy prášku Ti6Al4V

Prášek ze slitiny Ti6Al4V je k dispozici v různých distribucích velikostí, tvarech a výrobních metodách, aby vyhovoval specifickým aplikacím:

TypCharakteristika
Sférické atomizované plynem– Téměř sférická morfologie, hladký povrch – Přesná kontrola velikosti částic – Používá se v AM, MIM, termickém stříkání
Sférické plazmově atomizované– Vysoce sférické s hladkým povrchem – Úzká distribuce velikosti – Používá se v procesech AM
Hydrid-dehydrid (HDH)– Nepravidelná, úhlová morfologie – Porézní, houbovité částice – Nižší výrobní náklady – Používá se v MIM, lisování, termickém stříkání

Velikost částic: K dispozici od 15 mikronů do 150+ mikronů v závislosti na výrobní metodě

Rozložení velikosti: Tříděné/prosévané, směsované nebo vlastní specifikace

standardy: ASTM B348, AMS 4943, AMS 4928, AMS 4967

Složení prášku Ti6Al4V

Ti6Al4V odpovídá specifikaci Aerospace Material Specification (AMS) 4928 a má nominální složení:

ŽivelRozsah složení
Titan Zbytek, 87,725 – 91 %
Hliník5.5 – 6.76%
Vanad3.5 – 4.5%
ŽehličkaMax. 0,30 %
KyslíkMax. 0,20 %
Dusík Max. 0,05 %
UhlíkMax. 0,08%
VodíkMax. 0,015 %

Železo, kyslík a dusík jsou běžně se vyskytující prvky nečistot. Složení se rutinně analyzuje, aby se zajistilo, že splňuje specifikace letecké kvality před atomizací na prášek.

Vlastnosti prášku Ti6Al4V

Ti6Al4V je ceněn pro svou výjimečnou rovnováhu mechanických vlastností, odolnosti proti korozi, lehkosti a biokompatibility. Jeho vlastnosti zahrnují:

Fyzikální a mechanické vlastnosti Hodnoty
Hustota 4,43 g/cm3
Bod tání 1604 – 1660 °C
Maximální pevnost v tahu 860 - 965 MPa
Mez kluzu (posun 0,2%) 795 – 875 MPa
Modul pružnosti 114 GPa
Prodloužení po přetržení 10 – 18%
Tvrdost 334 – 361 HV
Mez pevnosti (107 cyklů) 400 – 490 MPa
Lomová houževnatost 55 – 115 MPa-m^0,5

Tepelné vlastnosti
Koeficient tepelné roztažnosti – 8,6 x 10-6 /K (20-100 °C)
Tepelná vodivost – 7,2 W/m.K
Maximální provozní teplota – 400 °C

Odolnost proti korozi
Vynikající odolnost proti korozi srovnatelná s nelegovaným titanem Odolává korozi většinou kyselin, vlhkých plynů, organických chemikálií

Tvorba stabilní a vysoce adhezivní vrstvy oxidu na povrchu mu dává vynikající odolnost vůči slaným prostředím. Ti6Al4V vykazuje ochranu nadřazenou nerezové oceli v roztocích chloridů díky nižším rychlostem difúze kyslíku a chloridů.

Aplikace prášku Ti6Al4V

Díky svým dobře vyváženým vlastnostem nachází Ti6Al4V dnes rozmanité průmyslové a lékařské aplikace:

PrůmyslAplikace
Aerospace– Konstrukční součásti letadel, jako jsou křídla, podvozky, turbíny, spojovací prvky – Kryty raketových motorů, kosmická vozidla – Náboje rotorů vrtulníků, lopatky kompresorů
Lékařské a zubní služby– Ortopedické implantáty – kyčelní, kolenní klouby – Zubní implantáty, fixace, korunky – Maxilofaciální implantáty – Chirurgické nástroje
Automobilový průmysl– Ojnice, hnací hřídele, pružiny – Díly závodních vozů, jako jsou ventily, písty – Součásti výfuků
Chemické– Výměníky tepla, nádrže, potrubí pro korozivní média – Ventily, kondenzátory, destilační kolony – Čerpadla a kryty
Energie a výkon– Součásti parních a plynových turbín – Konstrukční díly pro reaktory – Obnovitelné zdroje – vysoce výkonné pobřežní
Námořní– Vrtule, ojnice – Spojovací prvky odolné proti korozi, závěsy – Zařízení pro odsolování

Aditivní výroba rozšiřuje aplikace pro titanové slitiny ve všech těchto odvětvích tím, že umožňuje volné geometrie, které dříve nebyly možné.

Specifikace prášku Ti6Al4V

Standard Popis
ASTM B348Standardní specifikace pro tyče a polotovary z titanu a titanových slitin
AMS 4928Specifikace leteckého materiálu pro plechy, pásy a desky z titanové slitiny 6Al – 4V žíhané
AMS 4943Limity chemické kontrolní analýzy pro titan a titanové slitiny
AMS 4967Specifikace leteckého materiálu pro prášek, titanová slitina 6Al-4V
ISO 21388Specifikace pro nelegovaný titan pro chirurgické implantáty
ASME SB-348Specifikace tyčí a předvalků z titanu a slitin titanu

Prášek titanové třídy 5 Eli musí také splňovat další požadavky zákazníka týkající se:

  • Tvar částic
  • Tekutost
  • Zdánlivá hustota
  • Hustota poklepání
  • Pyknometrická hustota
  • Chemická analýza
  • Mechanické vlastnosti

Výrobci vyrábějící prášek Ti6Al4V dodržují certifikované systémy řízení kvality a testovací protokoly před dodávkou zákazníkům v obranném, leteckém, energetickém, motoristickém a lékařském sektoru a dalších.

Dodavatelé Ti6Al4V prášku

Prášek Ti6Al4V se vyrábí plynovou atomizací nebo plazmovou atomizací za účelem výroby sférického prášku vhodného pro AM. Výchozí surovinou je přetavený obloukem ve vakuu (VAR) nebo tavený elektronovým paprskem (EBM) polotovar slitiny, který je atomizován na jemné kapičky, které se po rychlém ochlazení ztuhnou na částice prášku.

Klíčoví globální dodavatelé sférických a předlegovaných prášků Ti6Al4V jsou:

SpolečnostZemě
AP&CKanada
Práškové kovy ATIUSA
TLS Technik GmbHNěmecko
GKN Hoeganaes USA
Pokročilé materiály TeknaUSA
Slm SolutionsNěmecko
Erasteel Francie

Prášek Ti6Al4V lze získat v malých množstvích pro výzkumné a prototypové aplikace. Pro společnosti se zavedenými dodavatelskými smlouvami jsou také možné vlastní slitiny a charakteristiky částic.

Cena:
Jako vysoce výkonná slitina vyžadující pokročilou výrobu má prášek Ti6Al4V prémiovou cenu oproti standardním třídám titanu a dalších kovových prášků. Ceny se pohybují od 100 USD/kg do 500 USD/kg na základě:

  • Objednané množství
  • Tvar částic a rozdělení podle velikosti
  • Přizpůsobení chemického složení/mechanických vlastností
  • Požadavky na testování a certifikaci
  • Ekonomické faktory – dynamika nabídky a poptávky, náklady na suroviny

Vyšší stupně čistoty používané v lékařských zařízeních a leteckých aplikacích jsou dražší. Náklady zaznamenaly klesající trend s nárůstem výrobních kapacit globálně.

Jak vybrat prášek Ti6Al4V

Výběr vhodného prášku Ti6Al4V závisí na vašich specifických požadavcích na aplikaci a proces. Mezi klíčové úvahy patří:

Aditivní výroba

  • Tvar částic – sférické/tvarované distribuce pro lepší tok a balení
  • Velikost částic – jemné <45 mikronů pro lepší rozlišení a povrchovou úpravu
  • Úzký rozsah velikostí – zajišťuje rovnoměrné tavení a zhutňování
  • Vysoká čistota prášku >99,5 % titanu pro nižší kontaminaci
  • Nízký obsah kyslíku, dusíku a uhlíku

Vstřikování kovů (MIM)

  • Nepravidelný, hranatý prášek pro vyšší zelenou pevnost
  • Střední velikost částic – 100 mesh
  • Směs prášku se složkami pojiva
  • Ekonomická třída splňující cíle nákladů

Tepelný nástřik

  • Velikost částic vhodná pro proces stříkání
  • Porézní prášek HDH hydridu umožňuje lepší spojení povlaku
  • Možnost vývoje slitin na zakázku

Prášková metalurgie

  • Hranatý, porézní prášek pro zhutňování
  • Směs prášku přizpůsobená aplikaci
  • Slitina modifikovaná pro odezvu na slinování

Konzultujte s výrobci prášku již na začátku procesu návrhu, abyste vybrali optimální prášek vhodný pro vaše specifické požadavky na součásti.

prášek ti6al4v

Výhody a omezení prášku Ti6Al4V

Výhody

  • Vysoký poměr pevnosti a hmotnosti
  • Zachovává si vlastnosti při zvýšených teplotách
  • Vynikající odolnost proti korozi
  • Bioinertní – při implantaci nevyvolává nežádoucí reakce
  • Prášková vsázka umožňuje výrobu dílů s komplexním, čistým tvarem pomocí AM
  • Přizpůsobitelné mechanické vlastnosti tepelným zpracováním
  • Recyklovatelný pro minimalizaci odpadu

Omezení

  • Vysoké náklady na materiál ve srovnání s ocelí a hliníkovými slitinami
  • Vyžaduje vysoké teploty zpracování riziko kontaminace kyslíkem
  • Nižší tuhost než u oceli
  • Citlivost na ostré vruby – riziko praskání
  • Obtížné obrábění vyžadující speciální nástroje

Inženýři vybírají Ti6Al4V tam, kde pevnost, teplotní odolnost, biokompatibilita a odolnost proti korozi převyšují nákladová omezení v kritických konstrukčních částech.

Prášek Ti6Al4V vs. Alternativy

Ti6Al4V konkuruje nerezovým ocelím, slitinám kobaltu a chromu, hliníkovým třídám a čistému titanu. Srovnání klíčových parametrů je zvýrazněno níže:

Ti6Al4VNerezová ocel 316LSlitina CoCrMoAl 6061 Čistý Ti Grade 2
Mez kluzu860 MPa290 MPa655 MPa55 MPa370 MPa
Hustota 4,43 g/cc8 g/cm38,3 g/cc2,7 g/cc4,51 g/cm3
Youngův modul114 GPa193 GPa230 GPa69 GPa105 GPa
Tepelná vodivost 7 W/mK12 W/mK9 W/mK180 W/mK7 W/mK
Bod tání 1640 °C 1375 °C1350°C650°C1668°C
Odolnost proti koroziVynikající DobrýVeletrhDobrý Vynikající
Srovnání nákladů10x vs Al, 4x vs SteelNižší základní náklady2x náklady vs ocel Nejnižší cena8x náklady vs Ti grade 2

znát více procesů 3D tisku

Sdílet na

Facebook
Cvrlikání
LinkedIn
WhatsApp
E-mailem

MET3DP Technology Co., LTD je předním poskytovatelem řešení aditivní výroby se sídlem v Qingdao v Číně. Naše společnost se specializuje na zařízení pro 3D tisk a vysoce výkonné kovové prášky pro průmyslové aplikace.

Dotaz k získání nejlepší ceny a přizpůsobeného řešení pro vaše podnikání!

Související články

Získejte Metal3DP
Produktová brožura

Získejte nejnovější produkty a ceník