Ti6Al4V-Pulver

Übersicht

Ti6Al4V-Pulverauch bekannt als Ti-6Al-4V, Grade 5 Titan, Ti 6-4 oder Ti 6/4, ist ein Titanlegierungspulver, das aus Titan, 6% Aluminium und 4% Vanadium besteht. Es bietet eine außergewöhnliche Kombination aus hoher Festigkeit, geringem Gewicht, Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität, die es zu einem äußerst vielseitigen Material für fortschrittliche Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, in medizinischen Geräten, in der Schifffahrt und vielem mehr macht.

Ti6Al4V gilt als das Arbeitspferd unter den Titanlegierungen und macht über 50% des gesamten weltweit verwendeten Titans aus. Es hat eines der besten Verhältnisse zwischen Festigkeit und Gewicht aller metallischen Werkstoffe und behält seine Eigenschaften auch bei extremen Temperaturen bei.

Zu den wichtigsten Eigenschaften und Merkmalen von Ti6Al4V-Pulver gehören:

• Ausgezeichnetes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, hohe spezifische Festigkeit
• Geringe Dichte - 4,43 g/cm3
• Hohe Korrosionsbeständigkeit
• Biokompatibilität und Osseointegrationsfähigkeit
• Gute Hochtemperatureigenschaften - verwendbar bis 400°C mit Oxidationsbeständigkeit bis 550°C
• Hohe Bruchzähigkeit und Ermüdungsfestigkeit
• Erhältlich in verschiedenen Größenbereichen und Morphologien - kugelförmig, eckig

Aufgrund seiner vielseitigen Eigenschaften findet Ti6Al4V heute in verschiedenen Branchen Anwendung.

Ti6Al4V-Pulvertypen

Ti6Al4V-Legierungspulver ist in verschiedenen Größenverteilungen, Formen und Produktionsmethoden erhältlich, um spezifischen Anwendungen gerecht zu werden:

Partikelgröße: Erhältlich von 15 Mikron bis 150+ Mikron, je nach Herstellungsverfahren

Größenverteilung: Sortiert/gesiebt, gemischt oder kundenspezifische Spezifikationen

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

Ti6Al4V Pulver-Zusammensetzung

Ti6Al4V entspricht der Aerospace Material Specification (AMS) 4928 und hat die nominelle Zusammensetzung:

Eisen, Sauerstoff und Stickstoff sind häufig vorkommende Verunreinigungselemente. Die Zusammensetzung wird routinemäßig analysiert, um sicherzustellen, dass sie den Spezifikationen für die Luft- und Raumfahrt entspricht, bevor sie zu Pulver zerstäubt wird.

Ti6Al4V Pulvereigenschaften

Ti6Al4V wird wegen seiner außergewöhnlichen Ausgewogenheit von mechanischen Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit, Leichtigkeit und Biokompatibilität geschätzt. Seine Eigenschaften umfassen:

Thermische Eigenschaften
Wärmeausdehnungskoeffizient - 8,6 x 10-6 /K (20-100°C)
Wärmeleitfähigkeit - 7,2 W/m.K
Maximale Betriebstemperatur - 400°C

Korrosionsbeständigkeit
Hervorragende Korrosionsbeständigkeit, vergleichbar mit unlegiertem Titan Widersteht der Korrosion durch die meisten Säuren, feuchte Gase und organische Chemikalien

Die Bildung einer stabilen und stark haftenden Oxidschicht an der Oberfläche verleiht ihm eine ausgezeichnete Beständigkeit gegen salzhaltige Umgebungen. Ti6Al4V weist in Chloridlösungen aufgrund der geringeren Sauerstoff- und Chloriddiffusionsraten einen besseren Schutz als Edelstahl auf.

Ti6Al4V-Pulver Anwendungen

Dank seiner ausgewogenen Eigenschaften findet Ti6Al4V heute vielfältige industrielle und medizinische Anwendungen:

Die additive Fertigung erweitert die Anwendungsmöglichkeiten für Titanlegierungen in all diesen Bereichen, da sie Freiformgeometrien ermöglicht, die bisher nicht möglich waren.

Ti6Al4V-Pulver Spezifikationen

Titan Grade 5 Eli-Pulver muss auch zusätzliche Kundenanforderungen erfüllen:

• Partikelform
• Fließfähigkeit
• Scheinbare Dichte
• Dichte des Gewindebohrers
• Pyknometer-Dichte
• Chemische Analyse
• Mechanische Eigenschaften

Hersteller, die Ti6Al4V-Pulver herstellen, wenden zertifizierte Qualitätsmanagementsysteme und Prüfprotokolle an, bevor sie ihre Kunden unter anderem in den Bereichen Verteidigung, Luft- und Raumfahrt, Energie, Motorsport und Medizin beliefern.

Ti6Al4V-Pulver Lieferanten

Ti6Al4V-Pulver wird durch Gas- oder Plasmazerstäubung hergestellt, um ein kugelförmiges, für AM geeignetes Pulver zu erzeugen. Das Ausgangsmaterial ist eine vakuumumgeschmolzene (VAR) oder elektronenstrahlgeschmolzene (EBM) Legierungsbramme, die zu feinen Tröpfchen zerstäubt wird, die beim schnellen Abkühlen zu Pulverpartikeln erstarren.

Die weltweit wichtigsten Anbieter von kugelförmigen und vorlegierten Ti6Al4V-Pulvern sind:

Ti6Al4V-Pulver kann in kleinen Mengen für Forschungs- und Prototyping-Anwendungen beschafft werden. Kundenspezifische Legierungen und Partikeleigenschaften sind für Unternehmen mit bestehenden Liefervereinbarungen ebenfalls möglich.

Preisgestaltung:
Da es sich um eine Hochleistungslegierung handelt, die eine fortschrittliche Fertigung erfordert, wird für Ti6Al4V-Pulver ein Aufpreis gegenüber Standardtitan und anderen Metallpulvern verlangt. Die Preise variieren zwischen $100/kg und $500/kg, je nachdem:

• Bestellmenge
• Form und Größenverteilung der Partikel
• Individuelle Anpassung der chemischen/mechanischen Eigenschaften
• Anforderungen an Prüfung und Zertifizierung
• Wirtschaftliche Faktoren - Angebot-Nachfrage-Dynamik, Rohstoffkosten

Höhere Reinheitsgrade, die in medizinischen Geräten und in der Luft- und Raumfahrt verwendet werden, sind teurer. Mit dem weltweiten Ausbau der Produktionskapazitäten sind die Kosten tendenziell gesunken.

Wie man Ti6Al4V-Pulver auswählt

Die Auswahl des geeigneten Ti6Al4V-Pulvers hängt von Ihrer spezifischen Anwendung und Ihren Prozessanforderungen ab. Einige wichtige Überlegungen sind:

Additive Fertigung

• Partikelform - kugelförmige/geformte Verteilungen für besseren Fluss und Packung
• Partikelgröße - fein <45 Mikrometer für bessere Auflösung und Oberflächengüte
• Enger Größenbereich - gewährleistet gleichmäßiges Schmelzen und Verdichten
• Hohe Pulverreinheit >99,5% Titan für geringere Kontamination
• Niedriger Sauerstoff-, Stickstoff- und Kohlenstoffgehalt

Metall-Spritzgießen (MIM)

• Unregelmäßiges, kantiges Pulver für höhere Grünfestigkeit
• Mittlere Korngröße - 100 mesh
• Pulvermischung mit Bindemittelkomponenten
• Wirtschaftliche Qualität mit Kostenzielen

Thermisches Spray

• Für das Sprühverfahren geeignete Partikelgröße
• Poröses HDH-Hydridpulver ermöglicht eine bessere Haftung der Beschichtung
• Entwicklung kundenspezifischer Legierungen möglich

Pulvermetallurgie

• Eckiges, poröses Pulver zur Verdichtung
• Auf die Anwendung abgestimmte Pulvermischung
• Für das Sinterverhalten modifizierte Legierung

Wenden Sie sich frühzeitig im Entwicklungsprozess an die Pulverhersteller, um das optimale Pulver für Ihre spezifischen Bauteilanforderungen auszuwählen.

Vorteile und Grenzen von Ti6Al4V-Pulver

Vorteile

• Hohe Festigkeit im Verhältnis zum Gewicht
• Behält seine Eigenschaften auch bei hohen Temperaturen bei
• Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit
• Bioinert - verursacht keine unerwünschten Reaktionen bei der Implantation
• Pulverförmiges Ausgangsmaterial ermöglicht die Herstellung komplexer, netzförmiger Teile mittels AM
• Anpassbare mechanische Eigenschaften durch Wärmebehandlung
• Recycelbar, um Abfall zu minimieren

Beschränkungen

• Hohe Materialkosten im Vergleich zu Stählen und Aluminiumlegierungen
• Erfordert hohe Verarbeitungstemperaturen Sauerstoffkontaminationsrisiko
• Geringere Steifigkeit als Stahl
• Scharfe Kerbempfindlichkeit - Rissgefahr
• Schwierig zu bearbeiten, erfordert spezielle Werkzeuge

Ingenieure entscheiden sich für Ti6Al4V, wenn die Anforderungen an Festigkeit, Temperaturbeständigkeit, Biokompatibilität und Korrosionsbeständigkeit bei kritischen Konstruktionsteilen höher sind als die Kostenbeschränkungen.

Ti6Al4V-Pulver vs. Alternativen

Ti6Al4V steht im Wettbewerb mit nichtrostenden Stählen, Kobalt-Chrom-Legierungen, Aluminiumsorten und Reintitan. Der Vergleich der wichtigsten Parameter wird im Folgenden hervorgehoben:

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