Ti6Al4V Polvo

Visión general

Polvo de Ti6Al4VTi-6Al-4V, también conocido como titanio de grado 5, Ti 6-4 o Ti 6/4, es una aleación de titanio en polvo compuesta por titanio, aluminio 6% y vanadio 4%. Ofrece una combinación excepcional de alta resistencia, bajo peso, resistencia a la corrosión y biocompatibilidad, lo que lo convierte en un material extremadamente versátil para aplicaciones avanzadas en el sector aeroespacial, dispositivos médicos, hardware marino y más.

El Ti6Al4V se considera el caballo de batalla de las aleaciones de titanio, ya que representa más de 50% del uso total de titanio en todo el mundo. Tiene una de las mejores relaciones resistencia-peso de todos los materiales metálicos y mantiene sus propiedades a temperaturas extremas.

Algunas propiedades y características clave del polvo de Ti6Al4V son:

• Excelente relación resistencia/peso, alta resistencia específica
• Baja densidad - 4,43 g/cm3
• Alta resistencia a la corrosión
• Biocompatibilidad y capacidad de osteointegración
• Buenas propiedades a altas temperaturas - utilizable hasta 400°C con resistencia a la oxidación hasta 550°C
• Elevada tenacidad a la fractura y resistencia a la fatiga
• Disponible en diferentes tamaños y morfologías: esférica, angular, etc.

Gracias a sus versátiles propiedades, el Ti6Al4V se utiliza hoy en día en diversos sectores industriales.

Tipos de polvo Ti6Al4V

El polvo de aleación Ti6Al4V está disponible en diferentes distribuciones de tamaño, formas y métodos de producción para adaptarse a aplicaciones específicas:

Tipo	Características
Esférica atomizada con gas	- Morfología casi esférica, superficie lisa - Control estricto del tamaño de las partículas - Utilizado en AM, MIM, proyección térmica
Plasma atomizado esférico	- Altamente esférico con superficie lisa - Distribución de tamaño estrecha - Utilizado en procesos AM
Hidruro-dehidruro (HDH)	- Morfología irregular y angulosa - Partículas porosas y esponjosas - Menor coste de producción - Se utiliza en MIM, prensado, proyección térmica

Tamaño de las partículas: Disponible de 15 micras a 150+ micras según el método de producción

Distribución por tamaños: Clasificado/tallado, mezclado o especificaciones personalizadas

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

Ti6Al4V Composición del polvo

El Ti6Al4V se ajusta a la Especificación de Material Aeroespacial (AMS) 4928 y tiene la composición nominal:

Elemento	Gama de composición
Titanio	Saldo, 87.725 - 91%
Aluminio	5.5 – 6.76%
Vanadio	3.5 – 4.5%
Hierro	Máx. 0,30%
Oxígeno	Máx. 0,20%
Nitrógeno	Máx. 0,05%
Carbono	Máx. 0,08%
Hidrógeno	Máx. 0,015%

El hierro, el oxígeno y el nitrógeno son elementos que suelen contener impurezas. La composición se analiza rutinariamente para garantizar que cumple las especificaciones aeroespaciales antes de la atomización en polvo.

Propiedades del polvo Ti6Al4V

El Ti6Al4V es apreciado por su excepcional equilibrio de propiedades mecánicas, resistencia a la corrosión, ligereza y biocompatibilidad. Entre sus propiedades destacan:

Propiedades físicas y mecánicas	Valores
Densidad	4,43 g/cm3
Punto de fusión	1604 - 1660°C
Resistencia a la tracción	860 - 965 MPa
Límite elástico (0,2% offset)	795 - 875 MPa
Módulo de elasticidad	114 GPa
Alargamiento a la rotura	10 – 18%
Dureza	334 - 361 HV
Resistencia a la fatiga (107 ciclos)	400 - 490 MPa
Resistencia a la fractura	55 - 115 MPa-m^0,5

Propiedades térmicas
Coeficiente de dilatación térmica - 8,6 x 10-6 /K (20-100°C)
Conductividad térmica - 7,2 W/m.K
Temperatura máxima de servicio - 400°C

Resistencia a la corrosión
Excelente resistencia a la corrosión comparable a la del titanio sin alear Resiste la corrosión de la mayoría de ácidos, gases húmedos y productos químicos orgánicos

La formación de una capa superficial de óxido estable y altamente adherente le confiere una excelente resistencia a los ambientes salinos. Ti6Al4V demuestra una protección superior a la del acero inoxidable en soluciones de cloruro debido a las menores tasas de difusión de oxígeno y cloruro.

Aplicaciones del polvo Ti6Al4V

Gracias a sus equilibradas propiedades, el Ti6Al4V encuentra hoy diversas aplicaciones industriales y médicas:

Industria	Aplicaciones
Aeroespacial	- Componentes estructurales de aeronaves como alas, trenes de aterrizaje, turbinas, elementos de fijación - Carcasas de motores de cohetes, vehículos espaciales - Cubo de rotor de helicóptero, palas de compresor
Medicina y odontología	- Implantes ortopédicos - articulaciones de cadera, rodilla - Implantes dentales, fijaciones, coronas - Implantes maxilofaciales - Instrumental quirúrgico
Automoción	- Bielas, ejes de transmisión, muelles - Piezas de competición como válvulas, pistones - Componentes de escape
Química	- Intercambiadores de calor, depósitos, tuberías que transportan medios corrosivos - Válvulas, condensadores, columnas de destilación - Bombas y carcasas
Potencia y energía	- Componentes para turbinas de vapor y gas - Piezas estructurales para reactores - Energías renovables - Alto rendimiento en alta mar
Marina	- Hélices, bielas - Elementos de fijación resistentes a la corrosión, bisagras - Equipos de desalinización

La fabricación aditiva está ampliando las aplicaciones de las aleaciones de titanio en todos estos sectores al permitir geometrías de forma libre que antes no eran posibles.

Especificaciones del polvo Ti6Al4V

Estándar	Descripción
ASTM B348	Especificación normalizada para barras y tochos de titanio y aleaciones de titanio
AMS 4928	Especificación de material aeroespacial para chapa, banda y placa de aleación de titanio 6Al - 4V recocida
AMS 4943	Límites de análisis de comprobación química para el titanio y las aleaciones de titanio
AMS 4967	Especificación de material aeroespacial para polvo, aleación de titanio 6Al-4V
ISO 21388	Especificación del titanio no aleado para aplicaciones de implantes quirúrgicos
ASME SB-348	Especificación para barras y tochos de titanio y aleaciones de titanio

El polvo de titanio grado 5 Eli también debe cumplir requisitos adicionales del cliente relativos a:

• Forma de las partículas
• Fluidez
• Densidad aparente
• Densidad del grifo
• Densidad del picnómetro
• Análisis químicos
• Propiedades mecánicas

Los fabricantes que producen polvo de Ti6Al4V siguen sistemas de gestión de calidad y protocolos de ensayo certificados antes de suministrarlo a clientes de los sectores de defensa, aeroespacial, energético, automovilístico y médico, entre otros.

Proveedores de polvo Ti6Al4V

El polvo de Ti6Al4V se fabrica mediante atomización con gas o plasma para producir polvo esférico adecuado para la AM. La materia prima de partida es una placa de aleación refundida por arco en vacío (VAR) o fundida por haz de electrones (EBM) que se atomiza en finas gotas que se solidifican en partículas de polvo al enfriarse rápidamente.

Los principales proveedores mundiales de polvos esféricos y prealeados de Ti6Al4V son:

Empresa	País
AP&C	Canadá
ATI Polvos Metálicos	EE.UU.
TLS Technik GmbH	Alemania
GKN Hoeganaes	EE.UU.
Tekna Materiales Avanzados	EE.UU.
Soluciones Slm	Alemania
Erasteel	Francia

El polvo de Ti6Al4V puede adquirirse en pequeñas cantidades para aplicaciones de investigación y creación de prototipos. Las aleaciones personalizadas y las características de las partículas también son posibles para empresas con acuerdos de suministro establecidos.

Precios:
Como aleación de alto rendimiento que requiere una fabricación avanzada, el polvo Ti6Al4V tiene un precio superior al de los grados estándar de titanio y otros polvos metálicos. Los precios varían de $100/kg a $500/kg en función de:

• Cantidad del pedido
• Forma y distribución del tamaño de las partículas
• Personalización de las propiedades químicas/mecánicas
• Requisitos de ensayo y certificación
• Factores económicos: dinámica oferta-demanda, costes de las materias primas

Los grados de mayor pureza utilizados en dispositivos médicos y aplicaciones aeroespaciales son más caros. Los costes han experimentado una tendencia a la baja con el aumento de las capacidades de producción en todo el mundo.

Cómo elegir el polvo Ti6Al4V

La selección del polvo Ti6Al4V adecuado depende de su aplicación específica y de los requisitos del proceso. Algunas consideraciones clave son:

Fabricación aditiva

• Forma de las partículas: distribuciones esféricas/con forma para un mejor flujo y empaquetamiento.
• Granulometría fina <45 micras para una mejor resolución y acabado superficial
• Estrecha gama de tamaños: garantiza una fusión y densificación uniformes
• Titanio en polvo de alta pureza >99,5% para una menor contaminación
• Bajo contenido de oxígeno, nitrógeno y carbono

Moldeo por inyección de metal (MIM)

• Polvo irregular y anguloso para una mayor resistencia en verde
• Granulometría media - malla 100
• Mezcla de polvos con componentes aglutinantes
• Grado económico que cumple los objetivos de costes

Rociado térmico

• Granulometría adecuada para el proceso de pulverización
• El polvo de hidruro HDH poroso permite una mejor adherencia del revestimiento
• Posibilidad de desarrollar aleaciones a medida

Pulvimetalurgia

• Polvo anguloso y poroso para compactación
• Mezcla de polvos adaptada a la aplicación
• Aleación modificada para la respuesta de sinterización

Consulte a los fabricantes de polvo al principio del proceso de diseño para seleccionar el polvo óptimo que se adapte a los requisitos específicos de su componente.

Ventajas y limitaciones del polvo Ti6Al4V

Ventajas

• Elevada relación resistencia/peso
• Mantiene sus propiedades a temperaturas elevadas
• Excelente resistencia a la corrosión
• Bioinerte: no produce reacciones adversas cuando se implanta
• La materia prima en polvo permite fabricar piezas complejas con forma de red mediante AM
• Propiedades mecánicas adaptables mediante tratamiento térmico
• Reciclable para minimizar los residuos

Limitaciones

• Alto coste de los materiales en comparación con los aceros y las aleaciones de aluminio
• Requiere altas temperaturas de procesado Riesgo de contaminación por oxígeno
• Menor rigidez que el acero
• Sensibilidad de la muesca aguda - riesgo de fisuración
• Difícil de mecanizar, requiere herramientas especiales

Los ingenieros seleccionan el Ti6Al4V cuando las necesidades de solidez, resistencia a la temperatura, biocompatibilidad y resistencia a la corrosión superan las limitaciones de coste en piezas estructurales críticas.

Polvo Ti6Al4V frente a alternativas

Ti6Al4V compite con aceros inoxidables, aleaciones de cobalto-cromo, calidades de aluminio y titanio puro. A continuación se destaca la comparación en parámetros clave:

	Ti6Al4V	Acero inoxidable 316L	Aleación de CoCrMo	Al 6061	Ti puro grado 2
Límite elástico	860 MPa	290 MPa	655 MPa	55 MPa	370 MPa
Densidad	4,43 g/cc	8 g/cc	8,3 g/cc	2,7 g/cc	4,51 g/cc
Módulo de Young	114 GPa	193 GPa	230 GPa	69 GPa	105 GPa
Conductividad térmica	7 W/mK	12 W/mK	9 W/mK	180 W/mK	7 W/mK
Punto de fusión	1640°C	1375°C	1350°C	650°C	1668°C
Resistencia a la corrosión	Excelente	Bien	Feria	Bien	Excelente
Comparación de costes	10x vs Al, 4x vs Acero	Base de costes más baja	2 veces más caro que el acero	Menor coste	8 veces más caro que el Ti de grado 2

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Additional FAQs on Ti6Al4V Powder

1) What oxygen and hydrogen limits should I target for AM-grade Ti6Al4V powder?

• For aerospace/medical-grade AM feedstock, typical targets are O ≤ 0.15 wt% (ELI grades even lower, ~0.10–0.13 wt%) and H ≤ 0.012–0.015 wt%. Lower interstitials improve ductility and fatigue.

2) Which particle size distribution works best for LPBF vs. EBM?

• LPBF commonly uses 15–45 μm or 20–53 μm cuts. EBM typically prefers coarser 45–106 μm to suit high-temperature spreading in vacuum and reduce “smoke” events.

3) How many reuse cycles are acceptable for Ti6Al4V powder in LPBF?

• With O2/H2O monitoring, sieving, and blend-back strategies, 3–8 cycles are typical. Establish property-based end-of-life criteria (tensile, elongation, fatigue) per ISO/ASTM 52907 and internal specs.

4) What post-processing most improves fatigue of AM Ti6Al4V parts?

• Hot isostatic pressing (HIP) to close internal porosity, followed by stress relief or solution + aging as required. Surface finishing (shot peening, machining) to remove notch-like roughness further boosts HCF/LCF.

5) Are there printable variants beyond Grade 5, such as Ti6Al4V ELI?

• Yes. Ti6Al4V ELI (Grade 23) has tighter interstitial limits (especially O) for improved toughness/ductility, widely used in medical implants. Powder and process controls must align with ELI chemistry limits.

2025 Industry Trends for Ti6Al4V Powder

• Qualification at scale: More OEMs implementing lot-level digital material passports linking powder chemistry, reuse cycles, and part serials for aerospace/medical audits.
• Cost and sustainability: Increased recycled Ti feedstock and energy-optimized atomization; suppliers publishing EPDs. Prices stabilizing after 2023–2024 volatility.
• Process windows widen: Multi-laser LPBF and advanced recoaters tolerate slightly broader PSD while maintaining density, boosting yield from atomization.
• Surface integrity focus: Standardization of post-processing routes (HIP + mechanical finishing) to meet fatigue allowables for safety-critical parts.
• Powder hygiene automation: Inline O2/H2O analyzers and sealed handling reduce interstitial pickup across reuse, especially in humid regions.

2025 Snapshot: Ti6Al4V Powder Market and Technical Metrics (indicative ranges)

Metric (2025)	Valor/Rango	Notes/Sources
AM-grade Ti6Al4V powder price	$140–$280/kg	Cut, morphology, certification dependent; supplier price lists and RFQs
Typical LPBF density (optimized)	≥99.8–99.95%	Process parameter + HIP dependent
Oxygen target (Grade 5 AM powder)	≤0.15 wt%	ISO/ASTM 52907, AMS 4999/4967 context
Common PSD (LPBF / EBM)	15–45 μm / 45–106 μm	OEM parameter guides
Reuse cycles (controlled)	3-8	With sieving + O2 monitoring
HIP adoption (critical parts)	70–90%	Aerospace/medical market norms

References: ISO/ASTM 52907, 52920, 52930; AMS 4967/4999; OEM application notes (EOS, GE Additive/Arcam, Renishaw, SLM Solutions); peer‑reviewed AM Ti6Al4V fatigue studies (2019–2025).

Latest Research Cases

Case Study 1: Extending Powder Reuse While Preserving Fatigue in LPBF Ti6Al4V (2025)

• Background: An aerospace Tier-1 sought to reduce powder scrap without compromising HCF life of flight brackets.
• Solution: Implemented sealed conveyance, inline O2/H2O monitoring, sieve to 20–53 μm, and 20% virgin blend-back per cycle; standardized HIP + surface machining.
• Results: Oxygen growth limited to +0.01–0.02 wt% over 6 cycles; as-built density ≥99.9%; HCF at R=0.1 improved 15% post-HIP vs. legacy route; powder scrap reduced 28%.

Case Study 2: Ti6Al4V ELI Lattice Implants with Controlled Surface Roughness (2024)

• Background: A medical OEM needed consistent pore morphology and fatigue for acetabular cups while retaining osseointegration surfaces.
• Solution: Narrow PSD 15–45 μm ELI powder, tuned LPBF parameters for strut fusion, HIP, and selective finishing (external machining, lattice preserved).
• Results: CT-measured pore uniformity CV reduced from 8.0% to 3.5%; static strength unchanged; rotating bending fatigue life +20%; passed biocompatibility and cleanliness audits.

Opiniones de expertos

• Prof. Iain Todd, Professor of Metallurgy and Materials Processing, University of Sheffield
• Viewpoint: “Interstitial control in Ti6Al4V—especially oxygen—is the primary lever for reliable ductility and fatigue. Powder handling can make or break qualification.”
• Source: Academic publications and AM conferences
• Dr. Martina Zimmermann, Head of Materials, Fraunhofer IAPT
• Viewpoint: “Digital traceability from powder lot to part serial, paired with HIP and targeted finishing, is becoming standard for safety‑critical Ti components.”
• Source: Fraunhofer IAPT technical communications
• Kevin Slattery, VP Materials Engineering, Carpenter Additive
• Viewpoint: “Yield gains from atomization plus smarter PSD cuts are narrowing cost gaps; customers now value proven hygiene workflows as much as price.”
• Source: Industry panels and supplier briefs

Practical Tools and Resources

• Standards and qualification
• ISO/ASTM 52907 (AM feedstock), 52920/52930 (process/quality): https://www.iso.org
• AMS 4967/4999 and ASTM F3001 (additive Ti6Al4V): https://www.sae.org y https://www.astm.org
• OEM technical libraries
• EOS, Renishaw, SLM Solutions, GE Additive/Arcam parameter and handling guides
• Powder testing methods
• ASTM B214 (sieve analysis), B212 (apparent density), B964 (Hall flow), inert gas fusion for O/N/H (ASTM E1409/E1447)
• Design and post-processing
• nTopology/Ansys Additive/Altair for lattice/topology optimization; HIP service provider data sheets (QPs for Ti6Al4V)
• Seguridad
• NFPA 484 guidance for combustible titanium powders: https://www.nfpa.org

Last updated: 2025-10-16
Changelog: Added 5 Ti6Al4V FAQs; included 2025 trend table with market/technical metrics; added two 2024/2025 case studies; compiled expert viewpoints; linked standards, OEM guides, testing methods, and safety resources
Next review date & triggers: 2026-03-31 or earlier if ISO/ASTM/AMS specs are revised, major OEMs update Ti6Al4V parameter windows, or supply/demand shifts move prices >15% for AM-grade powder