Poudre de titane atomisée au gaz

Poudre de titane atomisée au gaz est une poudre de titane de haute pureté produite par atomisation au gaz, un processus dans lequel le titane fondu est soumis à des flux de gaz à haute pression pour produire de fines particules de titane. Cette poudre possède des propriétés uniques qui lui permettent d'être utilisée dans diverses applications industrielles.

Aperçu de la poudre de titane atomisée au gaz

La poudre de titane atomisée au gaz présente les caractéristiques clés suivantes :

Composition

Composant principal	Titane (Ti)
Alliages courants	Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI
Oligo-éléments	Oxygène, azote, hydrogène, fer

Propriétés

Forme des particules	Sphérique
Taille des particules	15 - 150 microns
Capacité d'écoulement	Excellente grâce à la forme sphérique
Densité apparente	2,7 - 3,5 g/cc
Densité du robinet	3,5 - 4,5 g/cc

Processus de fabrication

• Les lingots de titane brut sont fondus à l'aide d'un procédé de fusion à l'arc plasma.
• Un gaz inerte à haute pression (généralement de l'argon ou de l'azote) est utilisé pour atomiser le titane fondu.
• De fines particules de poudre sphériques se solidifient rapidement dans la tour d'atomisation.
• La poudre est recueillie et tamisée en fonction de la taille des particules.

Normes de qualité

• ASTM B849
• AMS 4992
• ISO 22068

Noms commerciaux communs

• Ti64 ELI Grade 23
• Atomisation plasma Ti-6Al-4V Grade 5

Coût

Taille des particules	Prix par kg
15-45 microns	$50-$100
45-105 microns	$30-$60
105-150 microns	$20-$40

Applications de Poudre de titane atomisée au gaz

Le titane atomisé au gaz est utilisé dans toutes les industries en raison de ses propriétés uniques. Les principales applications sont les suivantes

Fabrication additive

• Fusion sélective par laser (SLM)
• Fusion par faisceau d'électrons (EBM)
• Jets de liant

Utilisé pour produire des composants complexes en titane pour l'aérospatiale, la médecine et l'automobile.

Moulage par injection de métal

• Petites pièces complexes telles que les attaches, les engrenages
• Résistance mécanique élevée
• Pièces en forme de filet ou de quasi-réseau

Revêtements par pulvérisation thermique

• Revêtements résistants à la corrosion et à l'usure
• Revêtements de surface dure jusqu'à 550 HV

Métallurgie des poudres

• Pièces frittées telles que têtes de clubs de golf, pièces de bicyclettes
• Structures poreuses pour filtres, implants

Pyrotechnie

• Étincelles de titane brûlant
• Militaire, divertissement, autres applications

Fournisseurs de poudre de titane atomisée au gaz

La plupart des grands producteurs de titane et des fabricants de poudres métalliques fournissent de la poudre de titane atomisée au gaz. Parmi les principaux fournisseurs mondiaux, on peut citer

Fournisseur	Localisation
AP&C	Canada
ATI Powder Metals	ÉTATS-UNIS
Technologie des charpentiers	ÉTATS-UNIS
Hoganas	Suède
GfE Metalle und Materialien	Allemagne
TLS Technik	Allemagne

Tarification

La poudre de titane atomisée au gaz est plus chère que les autres formes de poudre de titane en raison de la complexité du processus de fabrication. Les prix varient de $20 par kg pour les fractions de plus grande taille à $100 par kg pour les poudres de qualité médicale les plus fines. Les quantités minimales de commande sont généralement de l'ordre de 25 à 100 kg.

Avantages et inconvénients de Poudre de titane atomisée au gaz

Avantages

• La morphologie sphérique permet une excellente fluidité
• Grande pureté, grades alliés disponibles
• Distribution contrôlée de la taille des particules
• Utilisé dans des applications avancées telles que la fabrication additive

Inconvénients

• Plus cher que les autres types de poudre de titane
• Des fournisseurs et des capacités de production limités au niveau mondial
• Nécessite un stockage et une manipulation spécialisés

Comparaison avec d'autres types de poudre de titane

Versus Éponge fine titane

• Un coût 10 fois plus élevé
• Propriétés et consistance de la poudre nettement supérieures

Versus Hydrure-Dehydride Titane

• Un coût 2 fois plus élevé en moyenne
• Meilleure sphéricité et fluidité
• Utilisé dans des applications plus avancées

Versus Plasma Rotating Electrode Process Powder

• Le coût est comparable
• Le gaz atomisé a une sphéricité légèrement meilleure
• PREP permet d'augmenter la taille des particules

Distribution de la taille des particules

Le contrôle de la distribution de la taille des particules est essentiel pour la poudre de titane atomisée au gaz. Les coupes granulométriques les plus courantes sont les suivantes :

Taille des particules	Applications typiques
15-45 microns	Fabrication additive
45-105 microns	Moulage par injection de métal
105-150 microns	Revêtements par pulvérisation thermique

Diffraction laser ou tamisage est utilisée pour caractériser la distribution de la taille des particules. Les paramètres statistiques couramment utilisés sont les suivants

• D10, D50, D90 (Taille en dessous de laquelle les particules 10%, 50%, 90% tombent)
• Portée (mesure de la largeur de la distribution)

La norme ISO 13320 spécifie la procédure d'analyse de la distribution granulométrique par diffraction laser.

Effet des impuretés

Les impuretés ont un impact négatif sur les propriétés de la poudre et doivent être contrôlées par le processus de fusion et d'atomisation.

• Oxygène - Augmente la dureté et la fragilité si >0.4%
• Azote - Provoque des problèmes de porosité > 0,05%
• Hydrogène - Provoque des problèmes de porosité et de fissuration
• Fer - Réduit la ductilité et la résistance à la rupture

La fusion par induction sous vide et le formage par pulvérisation permettent d'obtenir de faibles teneurs en oxygène et en fer.

Stockage et manipulation

Des précautions particulières sont nécessaires lors du stockage et de la manipulation de la poudre de titane :

• Sensible à l'humidité - à conserver dans des récipients hermétiques avec des sachets déshydratants.
• Risque d'explosion - couverture par gaz inerte nécessaire
• Pyrophorique - brûle à la taille des particules fines
• Nécessite des récipients conducteurs d'électricité comme l'acier inoxydable

Salles de stockage des poudres, boîtes à gants et hottes dédiées à la manipulation de la poudre de titane réactive.

Normes et spécifications

Standard	Organisation	Description
ASTM B849	ASTM	Spécification pour la poudre de titane pré-alliée
AMS 4992	SAE	Spécification pour la poudre d'alliage de titane atomisée au gaz
ISO 22068	ISO	Spécification pour la poudre de titane et d'alliage de titane atomisée au gaz

Les spécifications énumèrent les limites acceptables des niveaux d'impureté, de la distribution de la taille des particules, de la densité apparente et d'autres paramètres. Les spécifications personnalisées des clients sont également courantes.

FAQ

Qu'est-ce que le processus d'atomisation du gaz ?

L'atomisation gazeuse utilise des jets de gaz inertes à haute pression pour fragmenter un flux de métal en fusion en fines gouttelettes. Ces gouttelettes se solidifient rapidement en particules de poudre sphériques.

Quel est l'avantage de la morphologie sphérique des poudres ?

Les particules sphériques ont une excellente fluidité. Cela permet un conditionnement et un étalement uniformes nécessaires à la fabrication additive et au moulage par injection de métaux.

Quels sont les alliages courants de la poudre de titane atomisée au gaz ?

Les alliages Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI et Ti-6Al-7Nb sont populaires pour les applications de fabrication additive dans les secteurs aérospatial et médical.

Quels sont les facteurs qui influencent le coût de la poudre de titane atomisée au gaz ?

La pureté, la taille des particules, la forme et la sphéricité déterminent le coût. Les poudres fines de qualité médicale sont beaucoup plus chères que les poudres grossières de qualité industrielle.

Qu'est-ce qui détermine l'adéquation à une application spécifique ?

Des facteurs tels que la taille des particules, la morphologie, la densité apparente, la densité de prise, le débit, les niveaux d'impureté déterminent si la poudre répond aux exigences de l'AM, de la pulvérisation thermique ou du processus MIM.

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