Introduction à la poudre de titane sphérique
Table des matières
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.
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