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