Poudre de titane sphérique
Table des matières
Vue d'ensemble
Poudre de titane sphérique est une forme de poudre de métal de titane qui a été traitée pour avoir une morphologie sphérique. Elle se caractérise par une sphéricité élevée, une surface lisse, une distribution contrôlée de la taille des particules et une bonne fluidité.
Les principales propriétés et caractéristiques de la poudre de titane sphérique sont les suivantes :
Les types
- Poudre de titane pur
- Poudres d'alliages de titane (Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb, etc.)
Méthodes de production
- Atomisation du gaz
- Procédé d'électrodes rotatives à plasma (PREP)
- Atomisation par gaz de fusion par induction d'électrode (EIGA)
Gamme de taille des particules
- 15-45 microns
- 45-100 microns
- 106-250 microns
Utilisations typiques
- Poudre d'impression 3D
- Moulage par injection de métal
- Pulvérisation thermique
- Production de pièces en titane
Caractéristiques principales
- Sphéricité élevée (>90%)
- Distribution contrôlée de la taille des particules
- Bonne fluidité
- Haute pureté
- Surface inférieure à celle des poudres irrégulières
![Poudre de titane sphérique 1 poudre de titane sphérique](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/D2.jpg)
Types de Poudre de titane sphérique
Il existe deux catégories principales de poudre de titane sphérique en fonction de leur composition :
Tableau 1 : Types de poudre de titane sphérique
Type | Description |
---|---|
Titane pur | 99.5% titane à faible teneur en oxygène et en fer |
Alliages de titane | Titane combiné à l'aluminium + vanadium, niobium, etc. |
Poudre de titane pur
La poudre de titane sphérique pure contient au moins 99,5% de titane, avec des limites maximales pour les niveaux d'oxygène et de fer. C'est la teneur en titane la plus élevée par rapport aux alliages de titane.
Composition typique :
- Titane : 99,5% minimum
- Oxygène : 2000 ppm maximum
- Fer : 3000 ppm maximum
Il offre des propriétés proches du titane pur - haute résistance, faible densité, résistance à la corrosion. Il est utilisé lorsqu'une grande pureté chimique est nécessaire.
Poudres d'alliage de titane
Les poudres d'alliage de titane les plus courantes sont le Ti-6Al-4V et le Ti-6Al-7Nb, qui contiennent de l'aluminium et des ajouts de vanadium ou de niobium. D'autres alliages sont également produits avec des éléments tels que le molybdène, le zirconium et l'étain.
Avantages des alliages :
- Augmentation de la résistance
- Capacité de température plus élevée
- Résistance accrue à la corrosion
Les poudres d'alliage élargissent la gamme d'applications au-delà des poudres de titane pur.
Méthodes de production de poudre sphérique
Diverses techniques d'atomisation au gaz sont utilisées dans le commerce pour fabriquer des poudres de titane sphériques dont la taille des particules est contrôlée :
Tableau 2 : Procédés de production de poudre de titane sphérique
Méthode | Principe | Taille des particules* |
---|---|---|
Atomisation des gaz | Désintégration de la coulée en fusion par des jets de gaz | 15-106 μm |
Électrode rotative à plasma (PREP) | Désintégration centrifuge du métal en fusion | 15-45 μm |
Atomisation par induction de gaz par électrodes (EIGA) | Fusion par induction + atomisation au gaz | 15-250 μm |
Gammes de tailles typiques produites
L'atomisation au gaz utilise des jets de gaz inertes à grande vitesse, comme l'argon ou l'azote, pour briser un flux de titane en fusion en fines gouttelettes, qui se solidifient en poudre. Cela produit des particules sphériques avec des surfaces lisses grâce aux effets de la tension superficielle.
PREP et EIGA sont des variantes qui offrent un contrôle accru, des distributions de taille plus étroites et une optimisation de la forme.
Spécifications
Poudre de titane sphérique est disponible en différentes tailles, classées en fonction du diamètre des particules. Les gammes de tailles courantes basées sur les mailles sont les suivantes :
Tableau 3 : Spécifications relatives à la taille des particules
Classification par taille | Gamme de mailles | Diamètre des particules |
---|---|---|
Petit | -325 mailles | <45 μm |
Moyen | 140-325 mailles | 45-100 μm |
Grandes dimensions | +100 mailles | >106 μm |
Autres paramètres utilisés pour spécifier les poudres :
- Sphéricité : >90% indique le degré de sphéricité des particules
- Densité du robinet : 2,2-3,5 g/cm3 indique la densité d'emballage
- Ratio Hausner : <1,25 indique la fluidité
- Densité apparente : gamme basée sur la composition
- Débit : mesure du débit massique à travers un entonnoir
Les normes utilisées pour spécifier les poudres comprennent ASTM B819, ASTM F3049, EN 10204/3.1.
Applications de Poudre de titane sphérique
La distribution contrôlée de la taille des particules et la morphologie sphérique offrent certains avantages qui élargissent les utilisations de la poudre de titane :
Tableau 4 : Applications typiques de la poudre de titane sphérique
Zone | Avantages |
---|---|
Impression 3D | Excellente fluidité, densité d'emballage pour la fabrication additive |
Moulage par injection de métal | Permet la fabrication de pièces complexes en forme de filet |
Pulvérisation thermique | Améliore la densité du revêtement et l'efficacité du dépôt |
Métallurgie des poudres | Facilite la fabrication de pièces en titane telles que les fixations, les engrenages, etc. |
Biomédical | Améliore les propriétés des revêtements de surface des implants |
Aérospatiale | Utilisé pour réparer des pièces de moteurs à réaction par pressage isostatique à chaud |
Le principal avantage de la poudre sphérique est qu'elle facilite la manipulation automatisée des matériaux mieux que la poudre irrégulière. Cela permet de fabriquer des composants en titane d'une forme presque nette.
Fournisseurs et prix
La poudre de titane métallique sphérique est vendue par divers fabricants de premier plan :
Tableau 5: Principaux fournisseurs de poudre de titane sphérique
Entreprise | Méthodes de production |
---|---|
AP&C | Atomisation du gaz |
Technologie des charpentiers | Fusion par induction des électrodes |
Sandvik | Atomisation par plasma |
TLS Technik | Atomisation du gaz |
Tekna | Induction plasmatique |
Estimation des prix :
- Titane pur : $50-100 par kg
- Alliages de titane : $70-150 par kg
Les prix varient en fonction de la quantité commandée, de la qualité de la poudre, de la taille des particules ainsi que de la demande du marché et de l'économie de l'offre.
Avantages et inconvénients de la poudre de titane sphérique
Tableau 6 : Comparaison des avantages et des inconvénients
Avantages | Inconvénients |
---|---|
Excellente fluidité pour l'automatisation | Coût plus élevé que les autres formes |
Densité d'emballage élevée | Disponibilité limitée de très grandes tailles |
Distribution contrôlée de la taille des particules | Nécessite une atmosphère inerte contrôlée |
Capacité de fabrication de formes presque nettes | Réactif à haute température |
Bon mélange avec d'autres poudres | Le risque d'explosion de poussières doit être géré |
Permet d'obtenir des propriétés de matériaux plus proches de l'état brut |
Tandis que poudre de titane sphérique Bien qu'il permette une plus grande flexibilité du processus, il nécessite également des précautions de manipulation contre l'inflammation ou l'explosion. Le coût est plus élevé que celui d'autres formes telles que les fines spongieuses.
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FAQ
Quel est le niveau de pureté typique de la poudre de titane sphérique ?
Pour les poudres de titane pur, le niveau de pureté est de 99,5% de titane minimum selon les normes ASTM. Pour les alliages comme le Ti-6Al-4V, le niveau de titane est supérieur à 90% avec des plages spécifiques pour d'autres éléments.
Quelle est la gamme de tailles la mieux adaptée à la fabrication additive ?
Pour la plupart des procédés de fusion sur lit de poudre de titane, la taille idéale des particules se situe entre 45 et 100 microns. Les tailles plus petites ont un mauvais écoulement tandis que les tailles plus grandes affectent la résolution. Des normes telles que l'ASTM F3049 fournissent des spécifications.
La forme sphérique affecte-t-elle les propriétés des pièces imprimées ?
Oui, les particules sphériques permettent d'obtenir des impressions plus denses avec une meilleure liaison interparticulaire, ce qui améliore les propriétés mécaniques. Les pièces peuvent atteindre des propriétés plus proches de celles du titane brut.
Quelle est la capacité de production typique de la poudre de titane sphérique ?
Les principaux fabricants de poudre de titane sphérique ont des capacités allant de quelques centaines de tonnes par an à plus de 2000 tonnes par an actuellement. On s'attend à ce que les capacités augmentent de manière significative pour répondre à la croissance de l'AM métal.
Comment le prix de la poudre de titane sphérique est-il déterminé ?
Les prix dépendent de la composition de la poudre, de la gamme de tailles de particules, de la méthode de production, du volume de commande et des conditions du marché. Les petites tailles (<45 μm) sont généralement 20-30% plus chères que les grandes tailles en raison de la plus grande difficulté de traitement et de la demande.
Conclusion
La poudre de titane sphérique présente de nets avantages par rapport aux autres formes de poudres de titane en termes de fluidité, de densité d'emballage et de répétabilité dans le traitement automatisé des poudres. Cela permet de fabriquer des composants de forme presque nette avec des propriétés supérieures.
Diverses techniques d'atomisation du gaz permettent une production sur mesure d'alliages de titane et de distributions de tailles de particules pour des méthodes de fabrication telles que l'impression 3D de métaux qui reposent sur la technologie de fusion sur lit de poudre.
Malgré des prix plus élevés, les avantages de la morphologie sphérique conduisent à une adoption croissante dans toutes les industries afin d'étendre les applications du titane métal au-delà du traitement conventionnel. Les progrès se poursuivent, améliorant la distribution des tailles et la composition des alliages afin de renforcer encore les propriétés.
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