TiAl3-Pulver für den 3D-Druck

TiAl3-Pulver ist eine intermetallische Verbindung, die aus Titan und Aluminium besteht. Es ist leicht, oxidationsbeständig und kann hohen Temperaturen standhalten. Dadurch eignet es sich für den Einsatz in der Luft- und Raumfahrt, in der Automobilindustrie, im Energiesektor und in anderen Hochleistungsanwendungen.

Einige wichtige Eigenschaften und Merkmale von TiAl3-Pulver:

Eigenschaften und Merkmale von TiAl3-Pulver

TiAl3-Pulver kann durch verschiedene Verfahren hergestellt werden, darunter Gasverdüsung, Plasma-Rotationselektroden-Verfahren (PREP) und mechanisches Legieren. Die Pulvergröße, Morphologie, Zusammensetzung, Mikrostruktur und andere Eigenschaften hängen von der Herstellungsmethode ab.

Der Titangehalt liegt in der Regel im Bereich von 55-65 wt%, der Rest entfällt auf Aluminium. Geringe Mengen an Chrom, Niob, Kohlenstoff oder Sauerstoff können bis zu maximal 1% enthalten sein. Das Verhältnis von Ti:Al kann zur Optimierung der Eigenschaften angepasst werden.

Eigenschaften von TiAl3-Pulver

Zu den wichtigsten Eigenschaften zählen die im Vergleich zu Titanlegierungen geringe Dichte, der hohe Schmelzpunkt, die mäßige Wärmeleitfähigkeit und die Beibehaltung der Festigkeit und Steifigkeit bei hohen Temperaturen.

Eigenschaften von TiAl3-Pulver

TiAl3-Pulver hat eine kugelförmige Morphologie mit glatter Oberfläche, guten Fließ- und Packungseigenschaften. Es enthält wenig Sauerstoff und Stickstoff, um Versprödung zu vermeiden.

Anwendungen von TiAl3-Pulver

Einige der wichtigsten Anwendungen, die die Eigenschaften von TiAl3 nutzen, sind:

TiAl3-Pulveranwendungen in der additiven Fertigung

• TiAl3-Pulver wird in Pulverbettschmelzverfahren wie dem selektiven Laserschmelzen (SLM) und dem Elektronenstrahlschmelzen (EBM) zur Herstellung komplexer Titanaluminid-Komponenten für die Luft- und Raumfahrt und die Automobilindustrie verwendet.
• Es hat eine geringere Reaktivität und lässt sich im Vergleich zu Ti6Al4V in der Pulverbett-AM leichter drucken. TiAl3-Teile haben ein feines Gefüge und mechanische Eigenschaften, die mit denen von Guss- und Knetlegierungen vergleichbar sind.
• AM mit TiAl3 ermöglicht leichtere Konstruktionen, eine geringere Anzahl von Teilen und die Konsolidierung von Baugruppen für Turbinenschaufeln, Turboladerräder, Abgaskomponenten usw.

TiAl3-Pulver Anwendungen im Thermischen Spritzen

• Thermische Spritzschichten aus TiAl3-Pulver bieten Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit bei hohen Temperaturen auf Turbinenschaufeln, Schaufeln, Verbrennungsdosen usw.
• Es hat eine bessere Temperaturbeständigkeit als Nickellegierungen und Titanbeschichtungen. TiAl3-Beschichtungen können bei 700-900°C eingesetzt werden.
• Die Beschichtungen werden im Plasmaspritz-, Hochgeschwindigkeits-Sauerstoff- (HVOF) oder Warmspritzverfahren aufgebracht. Die typische Schichtdicke beträgt 150-500 Mikrometer.

TiAl3-Pulver Anwendungen beim Laserstrahl-Auftragschweißen

• TiAl3-Pulver kann mit dem Laser auf Titan- oder Nickellegierungssubstrate aufgetragen werden, um eine schützende Oberflächenlegierungsschicht zu bilden.
• Die plattierte Schicht sorgt für eine verbesserte Hochtemperaturfestigkeit, Oxidationsbeständigkeit und Verschleißfestigkeit.
• Das Laserstrahl-Auftragschweißen wird bei Komponenten von Flugzeugtriebwerken und Landturbinen eingesetzt, die heißer Korrosion ausgesetzt sind.

TiAl3-Pulver Spezifikationen

TiAl3-Pulver ist in verschiedenen Standardqualitäten erhältlich, die Spezifikationen wie diesen entsprechen:

TiAl3-Pulver-Zusammensetzungen

Übliche Zusammensetzungen basieren auf dem Titangehalt, z. B. Ti-45Al, Ti-55Al oder Ti-62Al, die den Gewichtsprozentsatz des Titans angeben. Geringe Mengen an Chrom oder Niob können vorhanden sein.

TiAl3-Pulver Partikelgrößenverteilung

Typische Größenverteilungen für AM-Prozesse liegen zwischen 22 und 45 μm, wobei der Feinheitsgrad unter 22 μm liegt. Größere Größen bis zu 150 μm werden für das thermische Spritzen verwendet.

TiAl3-Pulver Standards

• ASTM B821 - Norm für die Herstellung von Pulvern und Kompaktkörpern aus feuerfesten Legierungen mittels Plasmatechniken
• AMS 4982 - Pulverförmige Verbrauchsmaterialien, Titanaluminide, plasmagestäubt
• AMS 7008 - Titanaluminid-Legierungspulver für thermische Spritzschichten

Pulverherstellung, Probenahme, Prüfung und Abnahme erfolgen nach Industrienormen für feuerfeste Legierungen und Titanaluminide.

TiAl3-Pulver hat einige Vor- und Nachteile im Vergleich zu anderen üblicherweise verwendeten Pulvern:

Vergleich von TiAl3-Pulver mit anderen Pulvern

• TiAl3 hat eine höhere Festigkeit als Titanlegierungen wie Ti6Al4V bei Temperaturen über 600°C
• Es bietet eine bessere Oxidationsbeständigkeit als Titan- und Aluminiumlegierungen
• Teurer als Titanlegierungen aufgrund des hohen Aluminiumgehalts
• Nicht so leicht zu bearbeiten oder zu formen wie Titanlegierungen bei Raumtemperatur
• Bestens geeignet für strukturelle Anwendungen bei hohen Temperaturen

Wenn man versteht, wo TiAl3 im Vergleich zu anderen Legierungssystemen besser oder schlechter abschneidet, lassen sich die idealen Anwendungen ermitteln, um seine Vorteile zu nutzen.

TiAl3-Pulver Lieferanten

TiAl3-Pulver ist im Handel bei einer Reihe von Anbietern weltweit erhältlich. Einige der wichtigsten Hersteller sind:

TiAl3-Pulver Hersteller

TiAl3 Pulver Preisgestaltung

Die Preise hängen von der Abnahmemenge, dem Reinheitsgrad, der Partikelgrößenverteilung und der Morphologie ab. Kundenspezifische Legierungszusammensetzungen sind ebenfalls möglich, aber teurer.

FAQs

F: Welche Verfahren können zur Herstellung von TiAl3-Pulver verwendet werden?

A: Die wichtigsten Produktionsmethoden sind die Gaszerstäubung, das Verfahren mit rotierenden Plasmaelektroden und das mechanische Legieren. Jede Methode führt zu unterschiedlichen Pulvereigenschaften, die für verschiedene Anwendungen geeignet sind.

F: Ist TiAl3 mit Titanlegierungen kompatibel?

A: TiAl3 hat eine sehr begrenzte Feststofflöslichkeit in Titanlegierungen wie Ti6Al4V. Es wird nicht empfohlen, TiAl3-Pulver mit Titanlegierungspulvern zu mischen, da sich spröde intermetallische Phasen bilden können.

F: Welche Legierungselemente können zu TiAl3 hinzugefügt werden?

A: Elemente wie Nb, Cr, Ni, Cu wurden mit TiAl3 legiert, um das Mikrogefüge und die mechanischen Eigenschaften zu verändern. Eine übermäßige Legierung kann sich jedoch negativ auf die Oxidationsbeständigkeit auswirken.

F: Was ist der Unterschied zwischen PREP und gasverdüstem TiAl3-Pulver?

A: PREP-Pulver hat feine, kugelförmige Partikel, die sich ideal für die additive Fertigung eignen, während gasverdüstes Pulver etwas gröbere, kostengünstigere Partikel hat, die sich zum Pressen und Sintern eignen.

F: Welche Vorsichtsmaßnahmen sind beim Umgang mit TiAl3-Pulver zu beachten?

A: TiAl3-Pulver ist brennbar und neigt zur Oxidation. Es sollte angemessene PSA getragen werden und die Handhabung sollte unter inerter Atmosphäre erfolgen, um eine Kontamination zu vermeiden. Der Kontakt mit Feuchtigkeit und Sauerstoff verschlechtert die Qualität des Pulvers.

Schlussfolgerung

Zusammenfassend lässt sich sagen, dass TiAl3 ein wichtiges intermetallisches Hochtemperaturmaterial ist, das in Pulverform für verschiedene Anwendungen erhältlich ist. Aufgrund seiner Eigenschaften wie geringe Dichte, Festigkeit und Oxidationsbeständigkeit bei hohen Temperaturen eignet es sich für die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und die Energiebranche. Die richtige Handhabung, Lagerung und Prüfung des Pulvers ist entscheidend für das Erreichen der endgültigen Bauteileigenschaften. TiAl3 bietet trotz einiger Einschränkungen bei der Bearbeitbarkeit und der Duktilität bei Raumtemperatur Vorteile gegenüber herkömmlichen Titanlegierungen für strukturelle Hochtemperaturanwendungen. Laufende Forschungsarbeiten zielen darauf ab, das Material durch Legierungszusätze und innovative Verarbeitungstechniken weiter zu verbessern.