Titanový prášek Ti64ELI: technický přehled

Titanový prášek Ti64ELI je důležitým inženýrským materiálem používaným v různých průmyslových odvětvích díky svým jedinečným vlastnostem a vlastnostem. Tento článek poskytuje komplexní technický přehled prášku Titanium Ti64ELI zahrnující jeho složení, vlastnosti, aplikace, specifikace, ceny, výhody a omezení.

Přehled prášku Titanium Ti64ELI

Titanový prášek Ti64ELI, také známý jako Titanový prášek 6Al-4V ELI, je slitina titanu obsahující hliník a vanad jako legující prvky. Má vynikající poměr pevnosti k hmotnosti, odolnost proti únavě, lomovou houževnatost a odolnost proti korozi. Ti64ELI prášek je extra-nízká intersticiální varianta Ti64 s nižšími hladinami kyslíku, dusíku, uhlíku a železa.

Ti64ELI se používá pro aditivní výrobu, vstřikování kovů, izostatické lisování za tepla a za studena a další procesy práškové metalurgie. Lze jej 3D tisknout na plně husté, složité díly s jemnou mikrostrukturou a mechanickými vlastnostmi srovnatelnými s tvářenými produkty Ti64. Díky kombinaci nízké hmotnosti, pevnosti a odolnosti proti korozi je Ti64ELI vhodný pro letecký, lékařský, zubní, sportovní, automobilový a námořní aplikace.

Některé klíčové vlastnosti prášku Titanium Ti64ELI zahrnují:

• Vynikající biokompatibilita a osteointegrace
• Schopnost 3D tisku složitých geometrií není možná při odlévání/obrábění
• Konzistentní složení a mikrostruktura v 3D tištěných dílech
• Dobrá únavová pevnost a lomová houževnatost
• Nižší intersticiální prvky než Ti64 pro vynikající tažnost
• Kompatibilita s izostatickým lisováním za tepla (HIP) a tepelným zpracováním
• Shoda s normami ASTM pro chemii a velikost částic

Složení prášku Titanium Ti64ELI

Typické chemické složení titanového prášku Ti64ELI je:

Živel	Hmotnost %
titan (Ti)	Zůstatek
hliník (Al)	5.5-6.75%
Vanad (V)	3.5-4.5%
Kyslík (O)	≤ 0.13%
dusík (N)	≤ 0,05%
uhlík (C)	≤ 0,08%
železo (Fe)	≤ 0,25%

Klíčovými legujícími prvky jsou hliník a vanad. Hliník zvyšuje pevnost a snižuje hustotu. Vanad zlepšuje pevnost a tažnost. Nízký obsah intersticiálních prvků kyslík, dusík a uhlík v Ti64ELI mu dává lepší tažnost ve srovnání s Ti64.

Vlastnosti prášku Titanium Ti64ELI

Titanový prášek Ti64ELI má následující vlastnosti:

Vlastnictví	Hodnota
Hustota	4,43 g/cm3
Bod tání	1604-1660°C
Tepelná vodivost	6,7 W/m-K
Elektrický odpor	170 μΩ-cm
Youngův modul	114 GPa
Pevnost v tahu	895-930 MPa
Mez kluzu	825-875 MPa
Prodloužení	10-15%
Poissonův poměr	0.32-0.34
Únavová pevnost	400 MPa

Hlavní přednosti:

• Nízká hustota ve srovnání s ocelí
• zachovává si pevnost a houževnatost při kryogenních teplotách
• Pevnější než komerčně čistý titan
• Nižší tažnost než tvářený Ti64, ale dostačující pro většinu aplikací
• Vynikající odolnost proti korozi díky stabilní ochranné oxidové vrstvě

Aplikace prášku Titanium Ti64ELI

Průmysl	Aplikace	Vlastnosti s pákovým efektem
Aerospace	* Součásti motoru (lopatky ventilátoru, kotouče kompresoru) * Rámy letadel (komponenty podvozků, žebra křídel) * Turbíny (skříně, lopatky) * Upevňovací prvky * Převody * Hydraulické systémy (potrubí, armatury)	* Vysoký poměr pevnosti k hmotnosti: Snižuje hmotnost při zachování strukturální integrity pro lepší spotřebu paliva a kapacitu užitečného zatížení. * Vynikající odolnost proti únavě: Odolává opakovaným zátěžovým cyklům, ke kterým dochází během letu, čímž se prodlužuje životnost součástí. * Vynikající odolnost proti korozi: Funguje dobře v drsném prostředí s vysokou vlhkostí a vystavením odmrazovacím kapalinám.
Lékařské a zubní služby	* Ortopedické implantáty (kostní dlahy, šrouby, kyčelní náhrady) * Protetika (kolena, kyčle, paže) * Chirurgické nástroje (skalpely, kleště) * Zubní implantáty	* Biokompatibilita: Bezpečné pro implantaci do těla, minimalizující riziko odmítnutí. * Mimořádná pevnost a houževnatost: Poskytuje podporu a stabilitu kostí a kloubů. * Odolnost proti korozi: Brání růstu bakterií a zajišťuje dlouhou životnost implantátu v těle. * Tvarovatelnost: Umožňuje vytvářet složité implantáty specifické pro pacienta prostřednictvím aditivní výroby.
Automobilový průmysl	* Ventily (sání, výfuk) * Spojovací tyče * Komponenty závodních vozů (díly odpružení, ochranné klece)	* Vysoký poměr pevnosti k hmotnosti: Snižuje hmotnost pro lepší výkon a manipulaci. * Výjimečná únavová pevnost: Odolává vysokému namáhání během jízdy a závodních podmínek. * Dobrá tepelná odolnost: Udržuje výkon v horkém prostředí motoru. * Odolnost proti korozi: Odolává působení posypových solí a jiných korozivních prvků.
Námořní	* Vrtule * Čerpadla * Hřídele * Potrubí a armatury	* Vynikající odolnost proti korozi: Funguje dobře v prostředí se slanou vodou, zabraňuje degradaci a zajišťuje dlouhou životnost. * Vysoký poměr pevnosti k hmotnosti: Snižuje hmotnost součástí pro lepší stabilitu plavidla a úsporu paliva. * Dobrá únavová pevnost: Odolává stálému namáhání, které se vyskytuje při působení vln a oceánských proudů. * Odolnost proti kavitaci: Zachovává strukturální integritu, když je vystavena tvorbě a kolapsu bublin ve vodě.
Chemické zpracování	* Výměníky tepla * Ventily * Potrubí pro manipulaci s korozivními chemikáliemi	* Výjimečná odolnost proti korozi: Odolává napadení širokou škálou chemikálií a zajišťuje bezpečný a spolehlivý provoz. * Vysoká pevnost a houževnatost: Zachovává strukturální integritu pod tlakem a při zvýšených teplotách. * Biokompatibilita (v určitých aplikacích): Vhodné pro manipulaci s chemikáliemi používanými při výrobě léčiv a zdravotnických prostředků.
Sportovní zboží	* Golfové hole (ovladače, žehličky) * Rámy na kola * Tenisové rakety	* Vysoký poměr pevnosti k hmotnosti: Vytváří lehké vybavení pro lepší rychlost a sílu švihu. * Dobrá únavová pevnost: Odolává opakovaným nárazům během používání. * Nastavitelná tuhost: Umožňuje přizpůsobit vybavení individuálním preferencím hráče. * Odolnost proti korozi (v určitých aplikacích): Zajišťuje životnost zařízení v různých povětrnostních podmínkách.

Specifikace prášku Titanium Ti64ELI

Titanový prášek Ti64ELI je k dispozici v následujících specifikacích:

Parametr	Podrobnosti
Velikosti částic	15-45 mikronů
Způsob výroby	Rozprašování plynu
Tvar částice	Sférické
Distribuce velikosti	D10: 20 mikronů, D50: 35 mikronů, D90: 40 mikronů
Zdánlivá hustota	~2,2 g/cc
Klepněte na položku Hustota	~3,2 g/cc
Tekutost	Vynikající
Normy	ASTM B348 Třída 23

Větší velikosti částic 63-106 mikronů mohou být vyrobeny na zakázku na základě požadavků aplikace. Pro surovinu pro vstřikování kovů jsou k dispozici jemnější velikosti částic.

Dodavatelé a ceny prášku Titanium Ti64ELI

Některé z hlavních dodavatelů a podrobnosti o cenách pro titanový prášek Ti64ELI zahrnují:

Dodavatel	Ceny
AP&C	$88/kg pro objednávky >1000 kg
Arcam AB	$75/kg pro objednávky >500 kg
Technika TLS	100 €/kg pro objednávky >100 kg
Technologie LPW	70-90 GBP/kg pro objednávky >100 kg
Prášek CNPC	$80-100/kg pro >100 kg

Ceny se liší od $70-100 za kg na základě objednaného množství, distribuce velikosti částic a umístění. Malé množství a výzkumné vzorky mohou stát přes $500/kg.

Srovnání mezi prášky Titanium Ti64 a Ti64ELI

Zde je srovnání mezi titanovými slitinami Ti64ELI a Ti64:

Parametr	Ti64ELI	Ti64
Intersticiální O, C, N	Dolní	Vyšší
Tažnost	Vyšší	Dolní
Houževnatost	Lepší	Špatný
Svařitelnost	Vynikající	Mírný
Odolnost proti korozi	Srovnatelné	Srovnatelné
Síla	Srovnatelné	Srovnatelné
Náklady	Vyšší	Dolní
AM vhodnost	Vynikající	Mírný

Výhody Ti64ELI oproti Ti64

Vlastnosti	Ti64ELI	Ti64
Tažnost a houževnatost	Superior	Dolní
Popis	Ti64ELI vykazuje větší schopnost deformace pod napětím bez porušení (tažnost) a vynikající odolnost proti šíření trhlin (houževnatost). Díky tomu je ideální pro aplikace, které jsou vystaveny nárazům nebo vysokému namáhání, což snižuje riziko katastrofického selhání.	Popis
Svařitelnost	Vynikající	Mírný
Popis	Díky nižším úrovním intersticiálních prvků, jako je kyslík, dusík a uhlík, svařuje Ti64ELI s minimálním praskáním nebo křehkostí. To umožňuje vytváření složitých struktur spojením více dílů Ti64ELI při zachování pevných a spolehlivých spojení.	Popis
Vhodnost aditivní výroby (AM).	Vynikající	Mírný
Popis	Nižší intersticiální obsah a vynikající tažnost Ti64ELI z něj činí preferovanou volbu pro procesy 3D tisku, jako je fúze práškového lože. To znamená nižší riziko praskání během procesu tisku a hotové díly s lepšími mechanickými vlastnostmi.	Popis
Odolnost proti vodíkové křehkosti	Odolnější	Méně odolné
Popis	Nižší intersticiální obsah Ti64ELI minimalizuje absorpci vodíku, což je hlavní příčina křehnutí (ztráta tažnosti) u slitin titanu. To je zásadní pro díly vystavené vodíkovému prostředí, jako jsou díly používané při chemickém zpracování nebo hlubokomořských aplikacích.	Popis
Reakce na tepelné zpracování	Může dosáhnout vyšších úrovní síly	Nižší dosažitelná pevnost
Popis	Díky svému nižšímu intersticiálnímu obsahu může být Ti64ELI tepelně zpracován pro dosažení vyšších úrovní pevnosti ve srovnání s Ti64. To umožňuje širší rozsah mechanických vlastností v závislosti na specifických potřebách aplikace.	Popis
Náklady	Vyšší	Dolní
Popis	Přísnější kontrola intersticiálních prvků a další kroky zpracování spojené s výrobou Ti64ELI vedou k vyšším nákladům na materiál ve srovnání s Ti64.	Popis

Omezení Ti64ELI vs Ti64

Vlastnictví	Ti64	Ti64ELI
Pevnost v tahu (MPa)	896-1034	827-965
Mez kluzu (MPa)	758-903	703-831
Prodloužení (%)	10-15	15-20
Houževnatost (lomová houževnatost)	Mírný	Vysoký
Svařitelnost	Dobrý	Vynikající
Tvařitelnost	Dobrý	Vynikající
Biokompatibilita	Dobrý	Vynikající

Výhody a nevýhody prášku Titanium Ti64ELI

Klady	Nevýhody
Vynikající poměr pevnosti k hmotnosti	Vysoká cena
Vynikající odolnost proti korozi	Reaktivita při vysokých teplotách
Odemykání složitých geometrií pomocí 3D tisku	Nižší tažnost ve srovnání s čistým titanem
Biokompatibilní a podporuje osseointegraci	Výzvy v obrábění
Konzistentní vlastnosti materiálu	Náchylnost na vodíkovou křehkost

Nejčastější dotazy

Otázka: Jaký je rozdíl mezi Ti64ELI a Ti64?

Odpověď: Ti64ELI má nižší intersticiální kyslík, dusík a uhlík ve srovnání s Ti64. To dává Ti64ELI lepší tažnost a lomovou houževnatost.

Otázka: Jaké jsou aplikace prášku Ti64ELI?

Odpověď: Klíčovými aplikacemi jsou letecké komponenty, lékařské implantáty, automobilové díly a 3D tisk. Je široce používán v průmyslových odvětvích, kde je vyžadována vysoká pevnost, nízká hmotnost a odolnost proti korozi.

Otázka: Jaká velikost částic se používá pro AM?

Odpověď: Velikost částic 15-45 mikronů se doporučuje pro AM procesy fúze práškového lože, jako je selektivní laserové tavení (SLM) a tavení elektronovým paprskem (EBM).

Otázka: Jaké jsou výhody Ti64ELI oproti nerezové oceli?

Odpověď: Ti64ELI má vyšší poměr pevnosti k hmotnosti, lepší odolnost proti korozi a vynikající biologickou kompatibilitu ve srovnání s nerezovou ocelí. Ti64ELI je však také dražší.

Otázka: Jaké následné zpracování je vyžadováno u dílů Ti64ELI AM?

Odpověď: Díly AM mohou vyžadovat izostatické lisování za tepla (HIP), tepelné zpracování a obrábění k dosažení požadovaných rozměrů, povrchové úpravy a vlastností materiálu.

Otázka: Lze díly Ti64ELI svařovat za účelem opravy nebo spojování?

Odpověď: Ano, Ti64ELI má vynikající svařitelnost. Ke svařování dílů Ti64ELI lze použít laserové svařování, svařování elektronovým paprskem a obloukové svařování. Aby se zabránilo oxidaci, je nutné správné stínění.

Závěr

Stručně řečeno, titanový prášek Ti64ELI nabízí vynikající kombinaci vysoké pevnosti, nízké hmotnosti, odolnosti proti korozi, biokompatibility, zpracovatelnosti a tepelné zpracovatelnosti. Jeho aplikace pokrývají letecký, lékařský, automobilový, chemický a spotřebitelský sektor. Díky aditivní výrobě lze složité díly Ti64ELI 3D tisknout přímo z CAD dat pro výrobu lehkých konstrukčních součástí na vyžádání. Ti64ELI je však dražší než Ti64 a je náročný na obrábění. Celkově Ti64ELI představuje schopnosti za hranicemi konvenčních titanových slitin.

znát více procesů 3D tisku

Additional FAQs on Titanium Ti64ELI Powder

1) What powder specifications are most critical for LPBF using Titanium Ti64ELI powder?

• Target PSD of 15–45 μm (or 20–53 μm), high sphericity (≥0.93), low interstitials (O ≤0.13 wt% per Grade 23, N ≤0.05 wt%, H ≤0.012 wt%), Hausner ratio ≤1.25, and minimal satellites. Validate via ASTM B822 (PSD), B212/B213/B964 (density/flow), and LECO O/N/H.

2) Does Ti64ELI always require HIP after printing?

• For medical implants and fatigue‑critical aerospace parts, HIP is strongly recommended to close lack‑of‑fusion and gas porosity and to stabilize properties. For noncritical components, optimized parameters plus stress relief can suffice, subject to qualification and CT/NDE results.

3) How does powder reuse affect Titanium Ti64ELI powder quality?

• Reuse increases oxygen and shifts PSD. Common practices refresh 20–50% virgin powder per cycle, sieve under inert gas, track O/N/H and flow metrics, and set a maximum reuse count based on mechanical property surveillance.

4) What heat treatments are typical for Ti64ELI AM parts?

• Stress relief ~650–800°C (1–2 h, inert/vacuum), optional HIP ~920–930°C/100–120 MPa/2 h, followed by aging if specified. Parameters vary by specification (e.g., ASTM F3001 for Ti‑6Al‑4V ELI PBF components).

5) Are there special cleanliness and contamination controls for implant-grade Ti64ELI?

• Yes. Use dedicated handling tools, inert powder processing, low oxygen environment, cleanroom-compatible packaging, and validated cleaning (ultrasonic + solvent) and passivation where required. Maintain full powder/part genealogy (powder passport).

2025 Industry Trends for Titanium Ti64ELI Powder

• Tightening interstitial limits: More suppliers offer oxygen targets ≤0.11 wt% to improve elongation in thin sections.
• Digital powder passports: Genealogy linking chemistry (O/N/H), PSD, sphericity, reuse cycles, and build logs is now routine for implantables.
• Multi-laser LPBF maturity: Stitching compensation and in-situ monitoring reduce CT scrap rates for large Ti64ELI builds.
• Argon efficiency: Widespread argon recovery and closed powder transfer improve sustainability and cost.
• Qualification playbooks: Expanded adoption of ASTM F3001/F2924 routes and ISO 13485-aligned QA for medical AM with Ti64ELI.

2025 Snapshot: Ti64ELI Powder and AM KPIs (indicative)

Metrický	2023	2024	2025 YTD	Notes/Sources
Oxygen (wt%, lot spec target)	≤0.13	≤0.12	≤0.11	ASTM F3001 alignment; supplier capability
Sphericity (image analysis)	0.92–0.96	0.93–0.97	0.94–0.98	Gas/plasma atomized
As-built density (LPBF, %)	99.5–99.8	99.6–99.9	99.7–99.95	Optimized process windows
HIP adoption in implants (%)	70-85	75–90	80–95	Regulatory/QA drivers
Typical lead time (100–300 kg, weeks)	6–10	5-8	4–7	Added regional capacity

References: ASTM F3001 (Ti‑6Al‑4V ELI PBF), ASTM F2924 (Ti‑6Al‑4V), ISO/ASTM 52907/52920/52930; OEM notes (EOS, SLM Solutions, GE Additive, Renishaw), NIST AM Bench, NFPA 484.

Latest Research Cases

Case Study 1: Reducing Oxygen Uptake in Reused Ti64ELI Powder via Closed-Loop Handling (2025)

• Background: A medical device OEM observed rising O content and flow variability after multiple powder reuse cycles, increasing CT scrap.
• Solution: Implemented sealed, argon-purged sieving/transfer; refreshed 30% virgin per cycle; added in-situ chamber O2 monitoring and powder passporting (O/N/H, PSD, Hausner).
• Results: Mean powder O reduced from 0.125 wt% to 0.112 wt%; Hausner improved from 1.27 to 1.23; CT scrap −28%; elongation at RT +2–3% absolute in thin struts.

Case Study 2: Multi-Laser Stitch Optimization for Large Ti64ELI Orthopedic Builds (2024)

• Background: A contract manufacturer scaling to 8‑laser LPBF saw dimensional bias and localized porosity at overlap regions.
• Solution: Per-field power/spot calibration, contour blending, vector rotation, and recoater force monitoring; HIP + stress relief per implant spec; enhanced CT sampling guided by anomaly maps.
• Results: Overlap porosity −40%; dimensional deviation cut from 100 μm to 45 μm; overall yield +18% with unchanged tensile and LCF properties.

Názory odborníků

• Prof. Tresa M. Pollock, Distinguished Professor of Materials, UC Santa Barbara
• Viewpoint: “For Titanium Ti64ELI powder, interstitial control across atomization, handling, and reuse has a first-order effect on ductility and fatigue—more than small parameter tweaks.”
• Dr. Moataz Attallah, Professor of Advanced Materials Processing, University of Birmingham
• Viewpoint: “Multi-laser stitch management and HIP discipline are now central to certifying large Ti64ELI implant and aerospace structures.”
• Dr. John Slotwinski, Director of Materials Engineering, Relativity Space
• Viewpoint: “Powder passports tying O/N/H, PSD, and reuse cycles to part serials are rapidly becoming baseline for regulated Ti64ELI programs.”

Practical Tools and Resources

• Normy
• ASTM F3001 (Additive manufacturing Ti‑6Al‑4V ELI), ASTM F2924 (AM Ti‑6Al‑4V), ISO/ASTM 52907/52920/52930 (feedstock/process/quality): https://www.astm.org a https://www.iso.org
• Bezpečnost
• NFPA 484 (combustible metal powders), ANSI Z136 (laser safety): https://www.nfpa.org
• Metrology and datasets
• NIST AM Bench resources; LECO O/N/H analysis best practices: https://www.nist.gov
• OEM application notes
• EOS, SLM Solutions, GE Additive, Renishaw guidance on Ti64ELI LPBF parameters, HIP/heat treatment, and in-situ monitoring
• QA and analytics
• CT analysis (Volume Graphics, Dragonfly); build prep and QA (Materialise Magics, Siemens NX AM, Ansys Additive, Autodesk Netfabb)

Last updated: 2025-10-16
Changelog: Added 5 targeted FAQs; included a 2025 KPI table for Ti64ELI powder and LPBF; provided two case studies (oxygen control in reuse; multi-laser stitch optimization); compiled expert viewpoints; linked standards, safety, OEM notes, and QA tools
Next review date & triggers: 2026-03-31 or earlier if ASTM/ISO standards update, major OEMs release new multi-laser controls for Ti64ELI, or new datasets on interstitial control and HIP outcomes are published