Polvos de molibdeno y titanio

Visión general de los polvos de molibdeno y titanio

polvos de titanio molibdeno se refieren a finas partículas metálicas de cada elemento producidas mediante procesos de atomización. Presentan gran resistencia, dureza y resistencia al calor.

Los polvos se utilizan individualmente o como mezclas para fabricar aleaciones de alto rendimiento. Su distribución controlada del tamaño de las partículas permite construir componentes complejos con forma casi de red a partir de capas durante la impresión 3D de metales.

Algunas características clave de los polvos de molibdeno y titanio:

Molibdeno en polvo

• Excelente resistencia a la fluencia y estabilidad a altas temperaturas
• Bajo coeficiente de dilatación térmica
• Gran dureza y resistencia al desgaste
• Se utiliza como adición de aleación para reforzar aceros y superaleaciones

Titanio en polvo

• Extremadamente resistente y ligero como metal estructural
• Excelente resistencia a la corrosión
• Biocompatible para implantes médicos
• Reactivo y requiere un tratamiento controlado

Polvos mezclados/aleados

• Combinar las propiedades beneficiosas de cada elemento
• Permite personalizar el rendimiento del material
• Requiere parámetros de impresión 3D optimizados

Al manipular las composiciones mediante AM, se pueden crear aleaciones innovadoras con propiedades superiores adecuadas para entornos extremos.

Tipos de polvos de molibdeno y titanio

Los polvos de molibdeno y titanio están disponibles comercialmente en varios tipos para la fabricación aditiva de metales:

Variante de polvo	Características	Usos típicos
Molibdeno	Calidades puras y aleadas	AM de aleaciones de molibdeno, catalizadores
Titanio Ti-6Al-4V	Aleación aeroespacial	Aeroestructuras portantes
Titanio Ti-6Al-7Nb	Aleación alfa-beta biocompatible	Implantes médicos, prótesis
Mezclas elementales de Mo-Ti	Composiciones de aleación personalizadas	Aplicaciones avanzadas de ingeniería
Aleaciones maestras Mo-Ti	Mezclas prealeadas	Tratamiento AM simplificado

En su forma elemental, el molibdeno proporciona dureza a altas temperaturas, mientras que el titanio aporta solidez y resistencia a la corrosión. Combinando ambos mediante AM, pueden crearse aleaciones innovadoras con un rendimiento general mejorado.

Composición/Aleación

Los polvos de molibdeno y titanio tienen las siguientes composiciones nominales:

Molibdeno en polvo

Elemento	Gama de composición
Molibdeno (Mo)	99% y superior
Oxígeno (O)	0,01% máx
Carbono (C)	0,01% máx
Hierro (Fe)	0,01% máx
Otros metales	0,01% máx

Se requiere una alta pureza para la reproducibilidad durante la AM y el procesamiento posterior. La contaminación puede afectar negativamente a las propiedades del material.

Titanio Ti-6Al-4V

Elemento	Peso %
Titanio (Ti)	Saldo
Aluminio (Al)	5.5-6.75
Vanadio (V)	3.5-4.5
Hierro (Fe)	< 0.3
Oxígeno (O)	<0.2
Otros metales	<0,1

Las pequeñas cantidades de aluminio y vanadio añadidas a la aleación aumentan significativamente la resistencia del titanio para estructuras ligeras portantes.

En el caso de los polvos Mo-Ti mezclados, las proporciones relativas pueden variar de 100% Mo a 100% Ti para crear aleaciones personalizadas. Con el uso de polvos mezclados tanto elementales como prealeados, la libertad ilimitada de composiciones permite desarrollar aleaciones hasta ahora inexploradas mediante AM.

Propiedades de polvos de titanio molibdeno

Molibdeno en polvo

Propiedades físicas
Densidad	10,22 g/cm3
Punto de fusión	2610°C
Conductividad térmica	138 W/mK
Resistividad eléctrica	5,5 μΩ-cm
Coeficiente de dilatación térmica	5,3 μm/m-°C

Propiedades mecánicas
Dureza	~300 HV
Resistencia a la tracción	600-800 MPa
Límite elástico (0,2% offset)	500+ MPa
Alargamiento	30-50%
Módulo de elasticidad	325 GPa

El polvo de molibdeno permite fabricar aleaciones extremadamente duras y resistentes al calor mediante técnicas de AM. Las piezas mantienen una alta resistencia en condiciones de oxidación, corrosión y desgaste por fricción a temperaturas elevadas que superan los 1.000 °C.

Titanio Ti-6Al-4V Polvo

Propiedades físicas	Valores
Densidad	4,43 g/cm3
Punto de fusión	1604-1660°C
Conductividad térmica	7,2 W/mK
Resistividad eléctrica	170 μΩ-cm
Coeficiente de dilatación térmica	8,6 μm/m-°C

Propiedades mecánicas	Como Construido	Recocido
Resistencia a la tracción	1050 MPa	950 MPa
Límite elástico (0,2% offset)	900 MPa	850 MPa
Alargamiento	~15%	~20%
Dureza	~350 HV	~300 HV

El delicado equilibrio entre una alta resistencia y una ductilidad aceptable la convierte en una aleación aeroespacial muy popular para piezas impresas críticas en motores de cohetes, fuselajes y turbinas.

Mezclando polvos de molibdeno y titanio en diferentes proporciones, se puede obtener una combinación de sus propiedades en aleaciones personalizadas.

Aplicaciones de los polvos de molibdeno y titanio

Área de aplicación	Propiedades apalancadas	Ejemplos
Aeroespacial y defensa	Alta relación resistencia-peso, excelente resistencia al calor	– Componentes de motores de aeronaves (discos, palas) <br> – Casquillos de misiles – Escudos térmicos
Biomédica	Biocompatible, buena resistencia a la corrosión, alta resistencia.	– Implantes ortopédicos (reemplazos de cadera, articulaciones de rodilla) - Implantes dentales - Instrumentos quirúrgicos
Procesado químico	Resistencia a la corrosión, buena maquinabilidad.	– Reactores y recipientes químicos. - Intercambiadores de calor – Ejes agitadores
Electrónica y electricidad	Alta conductividad eléctrica, buena estabilidad térmica.	– Contactos y conectores eléctricos. – Resistencias de alta potencia – Electrodos para mecanizado por descarga eléctrica (EDM)
Fabricación aditiva	Propiedades personalizables, posibles geometrías complejas	– Componentes ligeros y de alto rendimiento para la industria aeroespacial y de automoción – Implantes biocompatibles con estructuras personalizadas – Intercambiadores de calor complejos para una gestión térmica eficiente

Especificaciones de los polvos de molibdeno y titanio

Los polvos de molibdeno y titanio deben cumplir requisitos químicos exactos y estrictas especificaciones de calidad para su uso en fabricación aditiva según las normas aceptadas por la industria:

Normas de pureza química

Grado de polvo	Estándar
Molibdeno	ASTM B393
Titanio Ti-6Al-4V	ASTM F2924
Titanio Ti-6Al-7Nb	ASTM F3001

Características típicas del polvo

Atributo	Requisitos	Métodos de ensayo
Forma de las partículas	Predominantemente esférico	Imágenes SEM según ASTM B822
Densidad aparente	2 a 5 g/cc	MPIF 04 o ASTM B212
Caudal	>30 segundos para la prueba de flujo Hall	ASTM B213
Distribución granulométrica	D10, D50, D90 optimizados para el proceso AM	ASTM B822
Pérdida por ignición (LOI)	Bajo nivel de oxígeno/nitrógeno	Análisis de fusión de gases inertes
Microestructura	Sin defectos, sin satélites	SEM a grandes aumentos

Los requisitos pretenden garantizar un comportamiento de fusión uniforme, construcciones sin defectos y propiedades reproducibles de las piezas finales.

Proveedores globales

Muchos fabricantes establecidos suministran polvos de molibdeno y titanio para aplicaciones de AM:

Molibdeno en polvo

Empresa	Marcas	Método de producción
H.C. Starck	Mo	Electrolítico
Molymet	PureMo	Reducción de hidrógeno
Plansee	MolyPowder	Reducción de calcio
Tungsteno del Medio Oeste	TeroMoly	Reducción de calcio

Titanio en polvo

Empresa	Grados ofrecidos	Métodos de producción
AP&C	Ti-6Al-4V, otras aleaciones de Ti	Atomización por plasma
Aditivo para carpinteros	Ti-6Al-4V	Atomización por plasma
Sandvik	Ti6Al4V ELI, Ti6Al4V ELI-0406	Atomización por plasma
Tekna	Ti-6Al-4V, Ti 6Al-7Nb	Atomización por plasma
TLS Técnica	Ti6Al4V, Ti6Al4V ELI, Ti Grado 23	Atomización de gas y plasma

Tanto los productores de polvo metálico establecidos como los fabricantes de polvo AM especializados suministran estos materiales de acuerdo con las exigentes especificaciones de la industria.

Precios de polvos de titanio molibdeno

Como materiales muy utilizados en la AM metálica, existen indicadores de precios publicados para el molibdeno y el titanio en polvo:

Molibdeno en polvo

Tamaño de las partículas	Precios
10-45 μm	$40 - $60 por kg
15-53 μm	$50 - $70 por kg
Tamaños a medida	> $100 por kg

Titanio Ti-6Al-4V Polvo

Tamaño de las partículas	Precios
15-45 μm	$150 - $450 por kg
45-100 μm	$100 - $350 por kg
Tamaños a medida	> $500 por kg

Los precios dependen del grado de calidad, el tamaño del lote, la gama de distribución, la atomización con plasma o con gas y el volumen de compra. Los precios de grandes cantidades y contratos suelen negociarse directamente con los proveedores.

Ventajas e inconvenientes de las aleaciones de molibdeno y titanio de AM

Característica	Aleaciones de molibdeno (AM)	Aleaciones de titanio (AM)
Fuerza	Muy alta resistencia y resistencia a la fluencia a temperaturas elevadas. Ideal para aplicaciones de alto rendimiento en los sectores aeroespacial y energético.	Excelente relación resistencia-peso. Más livianos que el acero pero ofrecen una resistencia comparable, lo que los hace valiosos en los campos aeroespacial, automotriz y biomédico.
Peso	Relativamente denso en comparación con el titanio, pero aún más liviano que muchos otros metales de alto rendimiento.	Significativamente más liviano que el acero y ofrece beneficios sustanciales de reducción de peso en aplicaciones donde el peso es crítico.
Resistencia a la corrosión	Generalmente buena resistencia a la corrosión, particularmente en ambientes reductores. Sin embargo, puede ser susceptible a la oxidación a altas temperaturas.	Excelente resistencia a la corrosión en diversos entornos, incluido el agua de mar y los fluidos corporales humanos. Un material preferido para aplicaciones marinas e implantes biomédicos.
Biocompatibilidad	Biocompatibilidad limitada debido a la posible liberación de iones de molibdeno en el cuerpo. No es ideal para la mayoría de los implantes médicos.	Excelente biocompatibilidad, lo que los hace muy adecuados para implantes y prótesis.
Rendimiento a altas temperaturas	Mantiene la fuerza y la resistencia a la fluencia a altas temperaturas, lo que permite su uso en secciones calientes de motores a reacción y otros entornos extremos.	Puede mantener buenas propiedades mecánicas a temperaturas elevadas, pero no en la misma medida que las aleaciones de molibdeno.
Conductividad térmica	Muy buena conductividad térmica, lo que permite una disipación eficiente del calor en aplicaciones de alta temperatura.	Conductividad térmica moderada, inferior a la del molibdeno pero suficiente para muchas aplicaciones.
Imprimibilidad de fabricación aditiva (AM)	El polvo de molibdeno puede resultar complicado de procesar debido a su alto punto de fusión y reactividad. Requiere técnicas de AM especializadas como la fusión por haz de electrones (EBM).	Se puede imprimir más fácilmente utilizando diversas técnicas de AM, como la fusión selectiva por láser (SLM) y la fusión por haz de electrones (EBM). Las características del polvo y la capacidad de impresión pueden variar según la aleación de titanio específica.
Coste	El molibdeno es un elemento relativamente abundante, pero el proceso de fabricación aditiva puede resultar costoso debido a los equipos especializados y los requisitos de manipulación.	El titanio en sí es un elemento más caro que el molibdeno. Sin embargo, los avances en la tecnología AM están reduciendo el costo de las piezas de titanio.
Acabado superficial	Las piezas de molibdeno producidas con AM pueden tener un acabado superficial rugoso, lo que requiere pasos de posprocesamiento adicionales.	Las piezas de titanio AM pueden lograr un buen acabado superficial según el proceso AM específico y los parámetros utilizados.
Aplicaciones	– Componentes de alta temperatura en motores a reacción y cohetes – Intercambiadores de calor – Crisoles de molibdeno para procesos de fusión a alta temperatura	– Componentes aeroespaciales (piezas de aviones, trenes de aterrizaje) – Implantes biomédicos (reemplazos de rodilla, articulaciones de cadera) – Piezas de automoción (bielas, componentes de suspensión) – Artículos deportivos (palos de golf, cuadros de bicicletas)

¿Cómo se fabrican los polvos de molibdeno y titanio?

Los procesos avanzados de atomización con gas fabrican los polvos metálicos finos con un control preciso de las características críticas, como la forma de las partículas, la gama de tamaños y la pureza química.

Atomización de gases

Los lingotes de gran pureza se funden por inducción en una atmósfera inerte y la corriente de metal líquido se vierte en recipientes de atomización especializados. Potentes chorros de gas argón o nitrógeno atomizan el metal en finas gotitas que se solidifican rápidamente y se convierten en polvo.

Optimizando los parámetros de flujo de gas y las velocidades de enfriamiento, se obtienen partículas esféricas con la distribución granulométrica deseada. A continuación, el polvo se tamiza en diferentes clasificaciones de tamaño necesarias para diversos procesos de AM.

Tratamiento adicional

Pueden tomarse otras medidas para mejorar las propiedades del polvo: desgasificación para reducir los niveles de oxígeno, recocido para reducir las tensiones internas de la solidificación rápida y mezcla con otras fracciones de polvo para obtener rangos de tamaño específicos.

Por último, los polvos se envasan en atmósferas inertes para evitar su oxidación antes de enviarlos a los clientes. Los protocolos de manipulación y almacenamiento evitan la absorción de humedad o la contaminación durante el procesamiento posterior del metal AM.

Chorro de ligante frente a fusión en lecho de polvo de molibdeno y titanio

Las aleaciones de molibdeno y titanio pueden imprimirse mediante las categorías de inyección de aglutinante y fusión de lecho de polvo:

Aspecto	Chorro aglomerante	Cama de polvo Fusion
Método de construcción	Agentes aglutinantes líquidos	Fusión por láser/haz electrónico
Resolución	~100 μm	~50 μm
Porosidad	Más alto, requiere infiltración	Inferior, densidad 99%
Acabado superficial	Desbaste, necesita mecanizado	Moderado, puede necesitar acabado
Propiedades mecánicas	Baja, varía según la parte	Más alto, más uniforme
Precisión dimensional	±0,3% con contracción	±0,1% o mejor
Tratamiento posterior	Desmoldeo, sinterización, HIP	Eliminación de soportes, tratamiento térmico
Tamaño del edificio	Escala industrial	Cámaras más pequeñas
Requisitos de tiempo	Días	Horas hasta 1-2 días
Economía	Menor coste de las piezas, mayor volumen	Menor volumen, hardware caro

La inyección de aglutinante es adecuada para modelos conceptuales de diseño debido a su velocidad y bajo coste. La fusión en lecho de polvo crea piezas de uso final de alta fidelidad con propiedades superiores.

Aleaciones de molibdeno y titanio - Perspectivas

Característica	Descripción	Ventajas	Desafíos potenciales
Propiedades mecánicas superiores	El molibdeno (Mo) fortalece el titanio (Ti), creando aleaciones con una excepcional relación resistencia-peso, alta resistencia a la fluencia (resistencia a la deformación bajo estrés a altas temperaturas) y buena resistencia a la fatiga (resistencia a fallas bajo carga cíclica).	– Ideal para aplicaciones que requieren componentes livianos pero robustos, particularmente a temperaturas elevadas. – Permite diseños eficientes debido a que se necesita menos material para obtener el mismo nivel de resistencia en comparación con alternativas más pesadas.	– La adición de molibdeno puede reducir la ductilidad de la aleación (capacidad de deformarse plásticamente), limitando potencialmente su formabilidad para formas complejas. – El procesamiento de estas aleaciones puede ser complejo y requerir técnicas especializadas, lo que podría afectar la rentabilidad.
Rendimiento mejorado a altas temperaturas	El alto punto de fusión del molibdeno eleva la temperatura máxima de servicio de las aleaciones de Ti-Mo en comparación con el titanio sin alear.	– Permite su uso en ambientes con calor extremo, como motores a reacción, componentes de cohetes y hornos de alto rendimiento. – Proporciona una vida útil prolongada de los componentes en aplicaciones térmicas exigentes.	– La resistencia a la oxidación, la capacidad de resistir la reacción con oxígeno a altas temperaturas, puede ser una preocupación para algunas aleaciones de Ti-Mo. Se están realizando investigaciones para mejorar su comportamiento de oxidación mediante adiciones de aleaciones o tratamientos superficiales.
Aplicaciones de conductividad eléctrica	Ciertas aleaciones de Ti-Mo, particularmente aquellas con un mayor contenido de Mo, presentan una buena conductividad eléctrica.	– Útil para aplicaciones que requieren transmisión de corriente eléctrica, como electrodos, contactos eléctricos y resistencias de alta potencia. – Ofrece una posible alternativa material a los conductores tradicionales como el cobre en escenarios específicos.	– Es posible que la conductividad eléctrica de las aleaciones de Ti-Mo no siempre coincida con la del cobre puro, lo que requiere una cuidadosa selección del material en función de las necesidades específicas de la aplicación. – El comportamiento frágil a bajas temperaturas puede limitar su uso en aplicaciones criogénicas.
Potencial emergente de fabricación aditiva	El desarrollo de polvos de aleación de Ti-Mo compatibles con técnicas de fabricación aditiva como la impresión 3D abre nuevas posibilidades para el diseño de componentes complejos y estructuras ligeras.	– Permite la creación de geometrías complejas y estructuras reticulares, lo que potencialmente conduce a una reducción de peso y un mejor rendimiento. – Ofrece mayor libertad de diseño en comparación con los métodos de fabricación tradicionales.	– La producción de polvo y la optimización de la capacidad de impresión de aleaciones de Ti-Mo son áreas de investigación en curso. – Garantizar propiedades consistentes de los materiales y un control de calidad durante todo el proceso de fabricación aditiva requiere un mayor desarrollo.
Crecimiento y desarrollo del mercado	Se prevé que el mercado mundial de aleaciones de Ti-Mo experimente un crecimiento constante debido a la creciente demanda en los sectores aeroespacial, biomédico y energético.	– La creciente demanda de materiales ligeros y de alto rendimiento en estas industrias impulsa la expansión del mercado. – Los avances tecnológicos en los métodos de procesamiento y producción pueden mejorar aún más la rentabilidad y ampliar el potencial de aplicación.	– La competencia de materiales establecidos como el aluminio y los aceros de alto rendimiento puede limitar la cuota de mercado en determinados sectores. – Las fluctuaciones en los precios del molibdeno y el titanio pueden afectar el coste total de las aleaciones de Ti-Mo.

Preguntas frecuentes

P: ¿Para qué se utiliza el molibdeno?

R: Gracias a sus excelentes propiedades a altas temperaturas, el molibdeno se utiliza principalmente como aleante para reforzar los aceros resistentes al calor y las superaleaciones que se emplean en la industria aeroespacial, la generación de energía, la construcción de hornos y los componentes de misiles, entre otras aplicaciones exigentes.

P: ¿Es tóxico el molibdeno?

R: El molibdeno elemental y sus aleaciones tienen generalmente bajos niveles de toxicidad y son seguros para su uso en ingeniería. Sin embargo, algunos compuestos de molibdeno, cuando se inhalan durante períodos prolongados, pueden tener efectos cancerígenos potenciales que justifican el uso de equipos de protección durante la manipulación y el mecanizado.

P: ¿Es caro el titanio?

R: Las aleaciones de titanio tienen un coste de materia prima más elevado que los aceros y las aleaciones de aluminio. Sin embargo, con ratios de compra a vuelo cercanos a 1 para la fabricación AM, los costes de las piezas acabadas de titanio pueden ser económicos para industrias como la aeroespacial dispuestas a adoptar nuevas tecnologías y diseños.

P: ¿Qué hace que el titanio sea ideal para los implantes?

R: La biocompatibilidad de las aleaciones de titanio, unida a su elevada relación resistencia-peso, las hace ideales para sustituir al hueso humano. El módulo de elasticidad puede reducirse hasta aproximarse al del hueso aleándolo con estabilizadores beta biocompatibles como Nb y Ta para mejorar la vida útil de los implantes de carga.

P: ¿Qué proceso de impresión 3D se utiliza para el molibdeno y el titanio?

R: Para piezas de uso final de alto rendimiento, se utilizan principalmente técnicas de fusión en lecho de polvo como la fusión selectiva por láser (SLM) y la fusión por haz de electrones (EBM). La fuente de calor a alta temperatura consigue construcciones de densidad casi total con propiedades superiores adecuadas para aplicaciones de ingeniería.

P: ¿Por qué mezclar molibdeno con polvo de titanio?

R: El molibdeno mejora la dureza a altas temperaturas, la resistencia a la fluencia y las propiedades similares a las del acero para herramientas, mientras que el titanio aporta una excelente resistencia a la corrosión y atributos de baja densidad. Juntas, las aleaciones personalizadas fabricadas mezclando directamente sus polvos mediante AM proporcionan la combinación ideal para aplicaciones avanzadas.

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