poudre de titane sphérique avec des tailles de particules contrôlées permet de fabriquer des pièces métalliques en titane solides et légères en utilisant la fabrication additive ou le pressage par métallurgie des poudres. Son rapport résistance/poids élevé, sa résistance à la corrosion et sa biocompatibilité font du titane un matériau d'ingénierie attrayant pour les applications aérospatiales, médicales, automobiles et autres applications exigeantes.

Ce guide couvre les compositions, les méthodes de production, les spécifications, les utilisations, les prix et les considérations relatives à l'approvisionnement en poudre de titane sphérique pour l'AM métal ou la fabrication par pressage et frittage.

Les types de poudre de titane sphérique

En fonction de leur composition et de leur traitement, les poudres de titane sphériques sont classées en plusieurs catégories :

Type	Description
CP (Commercially Pure) Titane	99.5% et plus titane pur avec peu d'impuretés élémentaires interstitielles
Ti-6Al-4V	Alliage de titane avec 6% d'aluminium et 4% de vanadium pour la solidité
Poudre pré-alliée	Particules sphériques solides avec une composition homogène de Ti-6-4
Élémentaire mélangé	Mélange de poudres de titane, d'aluminium et de vanadium purs

Adapter la qualité aux propriétés mécaniques, à la résistance à la corrosion et aux besoins budgétaires des applications des pièces finies en titane.

Méthodes de production

• Atomisation par plasma - Une torche à plasma à haute énergie fait fondre la matière première. De puissantes bobines d'induction génèrent des gouttelettes qui se solidifient en sphéroïdes de titane. Distribution des particules la plus étroite possible, avec un bon écoulement de la poudre et une bonne densité d'emballage.
• Atomisation des gaz - Procédé similaire utilisant des jets de gaz inertes sous pression au lieu de l'énergie du plasma pour atomiser le flux de titane fondu en fines gouttelettes. Ce procédé est moins puissant, mais la taille des particules est plus importante.
• Procédé à électrodes rotatives - Les forces centrifuges des électrodes en rotation désintègrent le titane fondu en gouttelettes. Permet d'obtenir des particules de petite taille. Production à haut débit avec des distributions étroites.

Le contrôle des paramètres du processus tels que la température, la pression et le débit de gaz permet d'obtenir des poudres sphériques et non poreuses qui sont préférées pour la fabrication de métal en titane.

Composition de poudre de titane sphérique

Grade	Titane (Ti)	Aluminium (Al)	Vanadium (V)	Fer (Fe)	Oxygène (O)
CP grade 1	98,9% min	0,3% max	0,2% max	0,3% max	0,18% max
CP grade 2	98,6% min	0,3% max	0,1% max	0,3% max	0,25% max
CP Grade 4	97,5% min	0,3% max	0,1% max	0,5% max	0,40% max
Ti-6Al-4V	Base	5.5-6.75%	3.5-4.5%	0,3% max	0,13% max

Des contrôles stricts sur les faibles teneurs en oxygène et en azote avec des limites de carbone, de fer et de chrome préservent la résistance à la corrosion et la ductilité. Le choix de la qualité permet d'équilibrer les propriétés requises et les coûts des alliages pour différentes applications.

Spécifications typiques

Paramètres	Valeur	Méthode d'essai
La pureté	>99% titane	ASTM E2371, analyse ICP
Forme des particules	Sphérique >92%	Microscopie
Densité du robinet	2,7-3,7 g/cc	Débitmètre à effet Hall
Taille des particules	15-45 μm	Diffraction laser
Oxygène(O)	<2000 ppm	Fusion sous gaz inerte
Azote(N)	<400 ppm	Fusion sous gaz inerte
Hydrogène(H)	<150 ppm	Fusion sous gaz inerte
Débits	>95% pour 50 μm	Débitmètre à effet Hall

Avant l'achat, examiner la certification statistique des lots par les fournisseurs confirmant les exigences de qualité standard et l'homogénéité des performances par rapport à ces paramètres.

Propriétés mécaniques

Alliage	Résistance ultime à la traction (ksi)	Limite d'élasticité (ksi)	Élongation (%)
CP grade 1	130	120	20%
CP grade 2	150	140	18%
Ti-6Al-4V	160	150	10%

Pour atteindre les résistances cibles des matériaux, il faut optimiser le post-traitement thermique, comme le pressage isostatique à chaud et le traitement thermique. Adapter la qualité aux propriétés requises.

Applications de l'AM des métaux

Pièces clés en métal additif utilisant des poudres de titane sphériques :

• Aéronautique : Supports de cellule, nervures d'aile, supports de moteur - haute résistance, faible poids
• Médical et dentaire : implants de la hanche, du genou et de la colonne vertébrale ; outils chirurgicaux - biocompatibles
• Automobile : Bielles, composants de turbocompresseurs - résistance à la chaleur et à la corrosion
• Consommateur : Montures de lunettes, articles de sport, boîtiers de montres - qualités esthétiques
• Industrie : Pièces pour le traitement des fluides comme les vannes, les pompes ; quincaillerie marine ; échangeurs de chaleur

Tirez parti de la résistance spécifique élevée et adaptez les alliages comme le Ti6-4 aux environnements de production exigeants dans tous les secteurs.

Spécifications de l'industrie

• ASTM F1580 - Alliage corroyé de titane 6-aluminium 4-vanadium pour implants chirurgicaux
• ASTM B348 - Titane et alliages de titane - barres, fils, poudres et pièces forgées
• AMS 4999 - Limites de composition pour la production de poudres d'alliages de titane
• ISO 23304 - Poudres métalliques utilisées pour les procédés de fabrication additive

Examiner les certificats de lots validés statistiquement pour s'assurer que la qualité des lots de poudre est conforme aux certifications.

Considérations sur la qualité

Métrique	Acceptable	Méthode d'essai
Densité du robinet	≥2,7 g/cc	Débitmètre de Hall
Débits	≥95% pour tamis de 45 μm	Débitmètre de Hall
Forme des particules	≥92% sphérique	Microscopie
Distribution de la taille des particules	Selon ASTM B348	Diffraction laser
Interstitiels majeurs (O, H, N)	<2000 ; <150 ; <400 ppm resp.	Fusion sous gaz inerte

Les attributs de qualité des poudres sont directement liés à la résistance des matériaux de la pièce frittée finale, à l'état de surface et aux taux de défauts.

Fourchette de prix

Grade	Taille des particules	Prix par kg
CP grade 1	15-45 microns	$50-$150
Ti-6Al-4V	15-45 microns	$55-$200
Ti-6Al-4V ELI	10-75 microns	$250-$750

Les prix dépendent de la pureté, de la taille des poudres, des volumes de production et de facteurs régionaux. Obtenez des devis budgétaires fermes de la part des fournisseurs présélectionnés en fonction de votre application.

Considérations relatives à l'achat

Paramètres	Importance
Certifications de qualité	Haut
Cohérence	Haut
Données de qualification des pièces	Moyen
Support technique	Moyen
Disponibilité de l'échantillonnage	Faible
Facteurs de prix	Faible

FAQ

Q : Qu'est-ce que la prise en masse de la poudre de titane et comment l'éviter ?

R : L'agglomération des particules de poudre en agglomérats partiellement frittés s'appelle le mottage. Elle perturbe l'écoulement et la densité de l'emballage. Stocker dans des récipients étanches à l'air avec des dessicants pour empêcher les réactions secondaires d'absorption de l'humidité et de l'oxygène qui permettent aux particules de titane de s'agglomérer au fil du temps.

Q : Les poudres de titane présentent-elles des risques pour la santé ?

R : Comme pour la plupart des poudres métalliques fines, il convient d'éviter l'inhalation lors de la manipulation. En dehors des questions de sensibilité, la poudre de titane est relativement inerte et considérée comme non toxique, avec un faible risque de contact externe ou d'ingestion. Utilisez un équipement et des procédures de protection adéquats pendant le stockage, le transport ou le traitement.

Q : Comment conserver correctement la poudre de titane ?

R : Sceller les récipients de manière étanche à l'air avec des sachets déshydratants pour éviter l'oxydation. Limiter les variations de température entre 10 et 30°C. Jeter en cas de changement de couleur par rapport au gris brillant, ce qui indique une détérioration telle que la fragilisation par l'hydrogène. La durée de conservation est supérieure à 5 ans si le produit est correctement stocké.

Q : La poudre de titane nécessite-t-elle une expédition et une manutention spéciales ?

A : Classé comme non dangereux, ininflammable. Éviter le transport en cas de chaleur ou de froid extrême. Fixer fermement les paquets pour éviter toute fuite ou contamination. Pour les produits de recherche de haute pureté, il est possible d'utiliser des emballages frigorifiques spéciaux avec des packs de gel.

en savoir plus sur les procédés d'impression 3D

Additional FAQs about spherical titanium powder (5)

1) What PSD and morphology are optimal for LPBF vs. binder jetting?

• LPBF typically uses 15–45 μm or 20–63 μm, highly spherical (>90% roundness), low satellites, O2 ≤ 1500 ppm. Binder jetting favors finer medians (Dv50 ≈ 15–25 μm) with controlled fines (<10% <10 μm) to maximize green density.

2) How do oxygen, nitrogen, and hydrogen impact mechanical properties?

• Interstitials embrittle titanium. Keep O ≤ 0.13–0.20 wt% (grade‑dependent), N ≤ 0.04 wt%, H ≤ 0.015 wt% for Ti‑6Al‑4V. Elevated H promotes delayed cracking; O increases strength but lowers elongation and fracture toughness.

3) Which atomization route yields the cleanest spherical titanium powder?

• PREP and EIGA typically deliver the lowest oxygen/contamination and highest sphericity, ideal for medical and aerospace. Plasma atomization also achieves excellent shape with competitive cleanliness. Conventional gas atomization is less common for Ti due to reactivity.

4) What storage and reuse practices maintain powder quality in AM?

• Use inert, desiccated storage (<2% RH), nitrogen/argon backfilled containers, and track reuse cycles. Sieve to spec each cycle, measure O/N/H (ASTM E1409/E1019) and flow/tap density; refresh 10–30% virgin powder when interstitials or fines rise.

5) How does Ti‑6Al‑4V ELI differ from standard Ti‑6Al‑4V powders?

• ELI (Extra Low Interstitials) has tighter O/N/H limits to improve toughness and fatigue, required for many implants (ASTM F3001). Expect higher price and stricter CoA requirements, including bioburden and cytotoxicity documentation for medical use.

2025 Industry Trends for spherical titanium powder

• Cleaner feedstocks for implants: Wider adoption of EIGA/PREP and argon recovery systems to cut O/N and CO2e per kg powder.
• Cost optimization: Regional atomization capacity increases reduce Ti‑6Al‑4V premiums; more vendors offer recycle/repowder services with analytical verification.
• Process windows narrowing: LPBF parameter sets tuned for lower porosity at 30–60 μm layer thickness using contour + core strategies; in‑situ monitoring correlates spatter/optic signals to density.
• Copper‑alloyed Ti and beta‑Ti R&D: Interest grows for antimicrobial surfaces (Ti‑Cu) and high‑toughness beta grades in lattice energy absorbers.
• Regulatory alignment: Greater use of ISO/ASTM 52907 feedstock requirements on purchase orders, and tighter traceability of powder reuse for medical/aerospace parts.

2025 snapshot: spherical titanium powder metrics

Métrique	2023	2024	2025 YTD	Notes/Sources
Typical O in Ti‑6Al‑4V (wt%) AM grade	0.12–0.18	0.11–0.16	0.10–0.15	LECO trends from suppliers
LPBF relative density (Ti‑6Al‑4V, tuned)	99.5–99.8%	99.6–99.9%	99.7–99.95%	CT/metallography
As‑built Ra, vertical walls (μm)	12–18	10–16	9–14	Skin scan + powder shape
Powder price Ti‑6Al‑4V AM (USD/kg)	180–300	160–280	140–260	Regional capacity up
Sites using argon recovery (%)	25–35	35–45	45–55	ESG/EPD reports
Typical refresh rate per build (%)	15-30	12–25	10–22	Better sieving/analytics

References:

• ISO/ASTM 52907 (feedstock quality), ASTM F2924/F3001 (Ti‑6Al‑4V AM), ASTM E1409/E1019 (O/N/H), ASM Handbook; supplier technical datasheets and peer‑reviewed AM studies

Latest Research Cases

Case Study 1: PREP Ti‑6Al‑4V ELI for LPBF Spinal Cages (2025)
Background: A medical OEM needed higher fatigue life and tighter pore geometry in ELI cages.
Solution: Switched to PREP powder (O = 0.11 wt%, D10/50/90 = 18/32/46 μm), implemented contour‑skin strategy and 200–350°C build plate preheat; post‑processed with HIP + stress relief per ASTM F3001.
Results: Relative density 99.92%; HCF life +24% vs baseline; pore size CV −18%; first‑pass yield 98.4%; CoA compliance improved audit time by 30%.

Case Study 2: EIGA CP‑Ti for Binder Jetting Heat Exchanger Cores (2024)
Background: An energy startup targeted lightweight CP‑Ti BJ cores with leak‑tight channels.
Solution: Used EIGA CP‑Ti (Dv50 ≈ 22 μm), solvent‑free binder, debind under N2 and sinter in high‑purity H2 (dew point < −60°C); applied voxel shrink‑compensation map.
Results: Sintered density 98.3% without HIP; helium leak rate <1×10⁻⁹ mbar·L/s; thermal effectiveness +11% vs Al baseline at equal mass.

Avis d'experts

• Prof. Peter B. Fox, Materials Science, University of Manchester
  Key viewpoint: “Powder cleanliness and true sphericity govern LPBF stability as much as laser settings—tight O/N/H control pays back in fatigue.”
• Dr. Laura Predina, Orthopedic Surgeon and AM Advisor
  Key viewpoint: “For implants, ELI certification and validated cleaning of lattice structures are non‑negotiable. Powder reuse logs must be tied to clinical risk.”
• Daniel Günther, Head of Powder Technology, Fraunhofer IAPT
  Key viewpoint: “Real‑time analytics plus disciplined refresh rates cut porosity scatter. Many ‘parameter’ issues are actually powder issues.”

Citations: ISO/ASTM standards, ASM Handbook, supplier white papers, and peer‑reviewed AM journals: https://www.astm.org, https://www.iso.org

Practical Tools and Resources

• Standards and QA:
• ISO/ASTM 52907 (metal feedstock), ASTM F2924/F3001 (Ti‑6Al‑4V and ELI), ASTM E1409/E1019 (O/N/H), ASTM B212/B527 (apparent/tap density)
• Metrology and monitoring:
• CT per ASTM E1441, dynamic image analysis for sphericity/aspect ratio, laser diffraction (ISO 13320), surface metrology (ISO 4287)
• Process playbooks:
• LPBF parameter guides for Ti alloys, HIP cycles for Ti‑6Al‑4V, powder reuse/sieving SOPs, desiccated/inert storage checklists
• Design and simulation:
• Lattice/topology tools (nTopology, 3‑matic), LPBF build simulation for distortion and support optimization
• Durabilité :
• Environmental Product Declaration (EPD) templates; argon recovery best practices and powder reclamation guidelines

Notes on reliability and sourcing: Specify grade (CP1/2/4, Ti‑6Al‑4V vs ELI), PSD (D10/D50/D90), sphericity metrics, satellites, O/N/H limits, and flow/tap density on POs. Require CoA with lot genealogy. Validate each lot with density coupons and CT. Maintain inert, low‑humidity storage and track reuse cycles to keep interstitials and fines within control.

Last updated: 2025-10-15
Changelog: Added 5 targeted FAQs, a 2025 trend table with key metrics, two concise case studies, expert viewpoints, and practical standards/resources focused on spherical titanium powder for AM and PM
Next review date & triggers: 2026-02-15 or earlier if ISO/ASTM feedstock standards change, major suppliers release new low‑interstitial Ti powders, or studies revise LPBF/HIP property benchmarks for Ti‑6Al‑4V/ELI