TC4 ELI Polvo

El polvo TC4 ELI, también conocido como polvo de titanio 6aluminio 4vanadio ELI, es un polvo de aleación de titanio avanzado que se utiliza en diversas aplicaciones de alto rendimiento. Esta guía ofrece una visión completa del polvo TC4 ELI, sus propiedades, aplicaciones, proveedores, grados y comparaciones con otros polvos de titanio.

Descripción general del polvo TC4 ELI

 

 

El polvo TC4 ELI es una variante extra low interstitial (ELI) de alta pureza de la aleación de titanio TC4 que contiene 6% de aluminio, 4% de vanadio y bajas cantidades de hierro y oxígeno.

En comparación con otras aleaciones de titanio, TC4 ELI ofrece una excelente combinación de alta resistencia, bajo peso, extraordinaria resistencia a la corrosión y biocompatibilidad. El grado ELI garantiza la máxima ductilidad y tenacidad.

TC4 ELI es adecuado para la fabricación aditiva, el moldeo por inyección de metales y otras aplicaciones pulvimetalúrgicas. Sus polvos finos permiten geometrías complejas y paredes finas en piezas impresas en 3D o sinterizadas.

Propiedades y características clave del polvo TC4 ELI:

Propiedades del polvo TC4 ELI

Propiedad	Descripción
Composición	6% Al, 4% V, 0,08% máx Fe, 0,13% máx O
Densidad	4,43 g/cc
Punto de fusión	1604°C
Fuerza	895-930 MPa resistencia última a la tracción
Ductilidad	10-15% alargamiento
Resistencia a la fatiga	500-550 MPa
Módulo de Young	110 GPa
Conductividad térmica	6,7 W/m-K
Resistividad eléctrica	178 μΩ-cm
Coeficiente de dilatación térmica	8,9 μm/m-°C

El TC4 ELI proporciona un equilibrio óptimo de alta relación resistencia-peso, tenacidad a la fractura, resistencia a la fatiga y resistencia a la corrosión. El alto contenido en aluminio y vanadio contribuye a lograr una elevada resistencia mediante tratamientos térmicos de refuerzo por disolución sólida y endurecimiento por precipitación.

Los bajos niveles intersticiales garantizan una mayor ductilidad y resistencia a la fractura en comparación con el grado TC4 estándar. El oxígeno está limitado a 0,13% como máximo para evitar la fragilización. El contenido de hierro también está restringido.

En general, las propiedades del TC4 ELI lo hacen adecuado para aplicaciones críticas en aviación, espacio, defensa, deportes de motor, medicina, petróleo y gas, etc.

Aplicaciones y usos del polvo TC4 ELI

El polvo TC4 ELI se utiliza para fabricar piezas de alto rendimiento mediante fabricación aditiva, moldeo por inyección de metal, prensado isostático en caliente y otras técnicas pulvimetalúrgicas.

Algunas de las principales aplicaciones y usos del polvo TC4 ELI son:

Aplicaciones del polvo TC4 ELI

Zona	Aplicaciones
Aeroespacial	Estructuras aeronáuticas, componentes de motores, sistemas de lanzamiento espacial
Implantes	Implantes ortopédicos, implantes dentales, implantes maxilofaciales
Automoción	Componentes para deportes de motor, ruedas para turbocompresores
Industrial	Ferretería naval, piezas de perforación en alta mar, válvulas, bombas
Energía	Componentes de cabezal de pozo, herramientas de fondo de pozo, tuberías
Defensa	Blindaje balístico, componentes de armas, equipos de protección

En el sector aeroespacial, la elevada relación resistencia-peso del TC4 ELI lo hace adecuado para componentes estáticos y giratorios críticos para el vuelo en fuselajes, turbinas, trenes de aterrizaje, etc. Las piezas pueden imprimirse en 3D o sinterizarse hasta alcanzar una forma casi neta.

En medicina, la biocompatibilidad y la resistencia a la corrosión del TC4 ELI permiten su uso para prótesis articulares ortopédicas e implantes dentales. Se pueden fabricar vástagos de cadera, implantes de rodilla y placas craneales.

Para los deportes de motor, el TC4 ELI puede fabricar componentes más ligeros y resistentes, como bielas, válvulas de admisión, ruedas de turbocompresor, ejes de transmisión y piezas de chasis.

En aplicaciones de petróleo y gas, el TC4 ELI se elige por su resistencia a entornos corrosivos. Puede fabricar equipos de boca de pozo, válvulas, bombas y consumibles como manguitos, tapones, bolas y asientos.

El sector de defensa utiliza el TC4 ELI para fabricar placas de blindaje balístico que detienen las balas y la metralla minimizando el peso. Otros usos militares incluyen piezas de aviación y componentes de armas como cañones, receptores, raíles, gatillos, etc.

En general, el polvo TC4 ELI permite fabricar piezas metálicas ligeras y de alto rendimiento en sectores en los que la seguridad es fundamental, aprovechando las últimas técnicas de fabricación.

Especificaciones del polvo TC4 ELI

El polvo TC4 ELI está disponible comercialmente en varias distribuciones de tamaño, también conocidas como rangos de tamaño de partícula. La morfología del polvo puede ser esférica, angular o una mezcla.

Las especificaciones típicas del polvo TC4 ELI incluyen:

Especificaciones del polvo TC4 ELI

Parámetro	Detalles
Gama de tamaños de partículas	15-45 micras, 45-105 micras, 105-250 micras
Forma de las partículas	Esférico, angular, mezclado
Distribución por tamaños	Valores D10, D50, D90
Densidad aparente	2,5-3,5 g/cc
Densidad del grifo	3,5-4,5 g/cc
Caudal	Medición del caudalímetro Hall
Análisis químico	Al, V, Fe, O, N, C, H, Ti
Número de lote	Para la trazabilidad
Embalaje	Frascos, tarros de hasta 25 kg

Las distribuciones de tamaño de partícula más finas, de 15 a 45 micras, son las preferidas para imprimir geometrías complejas y conseguir acabados superficiales suaves. Los tamaños más grandes, de más de 100 micras, permiten velocidades de producción más rápidas.

Los polvos esféricos mejoran la fluidez, la densidad de empaquetamiento y el comportamiento de sinterización. Los polvos angulares y mezclados ofrecen una mejor adherencia mecánica entre partículas.

La densidad aparente y la densidad de toma determinan la cantidad de polvo necesaria para llenar un volumen determinado. Los índices de fluidez indican la facilidad de dispensación durante la impresión o el moldeo por inyección.

El análisis químico confirma que la composición elemental cumple las especificaciones de grado. Los números de lote proporcionan trazabilidad para el control de calidad. Un envase adecuado mantiene la integridad del polvo durante su manipulación y almacenamiento.

Grados del polvo TC4 ELI

El polvo TC4 ELI se produce en diferentes grados variando el método de postprocesado tras la atomización con gas. Esto afecta a la microestructura y a las propiedades mecánicas.

Los principales grados incluyen:

TC4 ELI Calidades de polvo

Grado	Descripción
As-atomized	Sin tratamiento posterior tras la atomización con gas
Recocido	Tratamiento térmico para aliviar las tensiones residuales
Prensado isostático en caliente	Consolidado a alta temperatura y presión
Sinterizado por plasma	Sinterizado rápido mediante descarga de plasma
ISO-S	Polvo esférico fabricado por atomización con gas

La calidad asatomizada contiene tensiones residuales derivadas de la rápida solidificación. El recocido elimina estas tensiones y facilita el trabajo con el polvo durante la impresión o el moldeo.

El hipping y la sinterización por plasma aumentan la densidad y mejoran la microestructura y las propiedades mecánicas de las piezas finales.

El grado esférico (ISO-S) ofrece una mejor fluidez y densidad de empaquetamiento para una impresión 3D de alta calidad.

El grado de polvo TC4 ELI adecuado se elige en función del proceso específico de fabricación aditiva o pulvimetalurgia que se utilice.

Proveedores de TC4 ELI en polvo

El polvo TC4 ELI es suministrado por los principales fabricantes de polvo metálico, así como por proveedores especializados en polvo para fabricación aditiva. Algunos de los principales proveedores son:

Proveedores de polvo TC4 ELI

Empresa	País
AP&C	Canadá
Tecnología Carpenter	EE.UU.
Sandvik	Suecia
Praxair	EE.UU.
TLS Técnica	Alemania
AMETEK	EE.UU.
Tecnología LPW	REINO UNIDO
Grupo CNPC Powder	China

Estas empresas producen el polvo TC4 ELI mediante atomización con gas y controlan rigurosamente la distribución del tamaño de las partículas. Algunos proveedores también ofrecen posprocesamiento personalizado como recocido, hipping y sinterización para mejorar las propiedades del polvo.

Las materias primas de alta pureza, el riguroso control de calidad y el envasado especializado contribuyen a garantizar un polvo TC4 ELI fiable y constante para aplicaciones críticas. La gran capacidad de producción permite el suministro a granel de polvo TC4 ELI.

Precios del TC4 ELI en polvo

Como aleación de titanio avanzada, el polvo TC4 ELI es más caro que los grados básicos de titanio como el Ti-6Al-4V. Los precios dependen de:

• Gama de tamaños de partículas
• Volumen de pedidos
• Tratamiento adicional/calidad
• Nivel de pureza
• Situación geográfica

Algunos precios orientativos:

Precios del polvo TC4 ELI

Tamaño de las partículas	Precio por kg
15-45 micras	$80 – $120
45-105 micras	$60 – $90
105-250 micras	$40 – $70

En general, los tamaños de partícula más pequeños tienen precios más altos debido a un control más estricto de la atomización del gas. Los lotes más pequeños también cuestan más por kilogramo que los pedidos a granel.

Geográficamente, los precios del polvo TC4 ELI fabricado en China son inferiores a los del polvo europeo/americano. Sin embargo, el control de calidad puede variar.

Con la creciente adopción de la fabricación aditiva, los precios del polvo TC4 ELI han bajado, pero siguen siendo más altos que los de las aleaciones de titanio convencionales. Los acuerdos a largo plazo y los grandes pedidos pueden ayudar a garantizar precios competitivos.

Comparación del polvo TC4 ELI con otras aleaciones de titanio

TC4 ELI ofrece ventajas sobre otras aleaciones de titanio comunes como Ti-6Al-4V en términos de resistencia, tenacidad y resistencia a la corrosión.

Comparación de TC4 ELI con otras aleaciones de titanio

Aleación	Fuerza	Dureza	Resistencia a la corrosión	Coste
Ti-6Al-4V	Medio	Medio	Medio	Bajo
Ti-6Al-7Nb	Medio	Medio	Alta	Medio
Ti-555 (Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr)	Muy alta	Bajo	Medio	Alta
TC4 ELI (Ti-6Al-4V-0,08Fe-0,13O)	Muy alta	Alta	Muy alta	Alta

Principales ventajas del TC4 ELI frente a otras aleaciones de titanio:

• Mayor resistencia que Ti-6Al-4V y Ti-6Al-7Nb
• Resistencia a la fractura y ductilidad superiores a las del Ti-555
• Excelente resistencia a la corrosión en entornos difíciles
• Mantiene mejor sus propiedades a temperaturas extremas
• Menor densidad que las aleaciones de acero
• Mejor biocompatibilidad que los aceros inoxidables
• Puede anodizarse para acabados en color

Las limitaciones del TC4 ELI incluyen:

• Coste superior al Ti-6Al-4V
• Más difícil de mecanizar que el Ti-6Al-4V
• Susceptible de agrietarse contra sí mismo
• No soldable mediante soldadura por fusión convencional
• Sigue siendo más pesado que las aleaciones de aluminio

En general, la combinación de propiedades mecánicas excepcionales, resistencia a la corrosión, baja densidad y biocompatibilidad hacen del TC4 ELI un material avanzado de elección para aplicaciones críticas a pesar de su mayor coste.

Preguntas frecuentes sobre el polvo TC4 ELI

Aquí encontrará respuestas a algunas preguntas frecuentes sobre el polvo TC4 ELI:

Preguntas frecuentes sobre TC4 ELI Powder

P: ¿Qué significa ELI en polvo ELI del TC4?

R: ELI significa contenido intersticial extra bajo. Se refiere a niveles mínimos de oxígeno y hierro en la composición del polvo.

P: ¿Qué tamaño de partícula de polvo TC4 ELI es el ideal?

R: El polvo de 15-45 micras funciona mejor para imprimir características finas y paredes delgadas. De 45 a 105 micras permite velocidades de impresión más rápidas pero con menor resolución.

P: ¿Qué métodos de posprocesamiento pueden utilizarse en el polvo TC4 ELI?

R: El recocido, el prensado isostático en caliente, la sinterización por plasma y la fabricación de polvo esférico mejoran las propiedades del polvo.

P: ¿Es el polvo TC4 ELI mejor que el Ti-6Al-4V para la impresión 3D?

R: Sí, el TC4 ELI tiene mayor resistencia y tenacidad en comparación con el Ti-6Al-4V en los estados tal cual y postratado.

P: ¿Requiere el polvo TC4 ELI prensado isostático en caliente tras la fabricación aditiva?

R: El proceso HIP puede eliminar los poros internos y mejorar la resistencia a la fatiga. Sin embargo, para piezas no críticas, puede bastar con TC4 ELI impreso.

P: ¿Qué precisión se puede conseguir con el polvo TC4 ELI en la impresión 3D sobre metal?

R: Las tolerancias de ±0,1% son posibles para las piezas impresas TC4 ELI en función del proceso AM utilizado.

P: ¿Se pueden mecanizar las piezas TC4 ELI después de la impresión 3D?

R: Sí, pero el TC4 ELI es difícil de mecanizar y requiere configuraciones rígidas y herramientas afiladas debido a su dureza.

P: ¿Qué acabado pueden tener las piezas TC4 ELI AM?

R: La rugosidad de la superficie impresa varía según el proceso, pero los pasos de acabado como el esmerilado, la electroerosión y el pulido permiten obtener acabados finos y suaves.

Conclusión

El polvo TC4 ELI posee una combinación excepcional de alta resistencia, tenacidad y resistencia a la corrosión gracias a su composición de aleación de titanio de bajo intersticio de 6% de aluminio, 4% de vanadio, 0,08% de hierro y 0,13% de oxígeno.

Gracias a su capacidad para producir componentes metálicos ligeros y de alto rendimiento para aplicaciones críticas en los sectores aeroespacial, médico, energético y de defensa, el TC4 ELI ofrece capacidades únicas que no pueden igualar otras aleaciones de titanio.

El polvo TC4 ELI ha ampliado las posibilidades de diseño de piezas de ingeniería de nueva generación utilizando las últimas técnicas de fabricación aditiva y pulvimetalurgia. A medida que aumente el suministro de polvo y se reduzcan aún más los costes, se espera que el uso de TC4 ELI siga aumentando en todos los sectores y permita alcanzar nuevos niveles de rendimiento.