Poudre d'aluminure de titane
Table des matières
L'aluminure de titane fait référence à une classe d'alliages intermétalliques légers et très résistants composés de titane et d'aluminium. Ce guide sert de référence sur l'aluminure de titane sous forme de poudre - il explore les méthodes de fabrication, les compositions, les caractéristiques et paramètres clés, les fournisseurs et les prix, les diverses applications finales à travers les industries, les FAQ et plus encore.
Vue d'ensemble Poudre d'aluminure de titane
La poudre d'aluminure de titane comprend des alliages spéciaux riches en titane et contenant une quantité importante d'aluminium. Caractéristiques principales :
- Composition : Titane + aluminium + autres éléments
- Production : Atomisation au gaz pour obtenir une poudre fine
- Forme des particules : Principalement sphérique
- Taille des grains : De microns à 100 microns
- Densité : 3,7-4,25 g/cm3
- Caractéristiques principales : Résistance à la chaleur extrême et à l'oxydation
Le mélange de titane et d'aluminium produit des structures cristallines légères uniques avec des propriétés améliorées par rapport aux alliages conventionnels, ce qui permet une polyvalence dans les applications de haute performance jusqu'à ~750°C.
Types de poudre d'aluminure de titane
En ajustant la teneur en aluminium et en ajoutant des modificateurs, les aluminures de titane acquièrent des microstructures et des caractéristiques spécifiques :
| Type | Composition | Traits |
|---|---|---|
| α2 Ti3Al | Ti-25Al | Plus grande résistance Bonne résistance à la corrosion |
| γ TiAl | Ti-48Al | Meilleure résistance à l'oxydation Bonne résistance au fluage |
| α2 + γ TiAl | Ti-45Al | Équilibre entre résistance, ductilité et protection de l'environnement |
Tableau 1 : Variantes courantes de poudres d'aluminure de titane par constituants et caractéristiques métalliques
Le système γ-TiAl offre la meilleure limite d'élasticité spécifique à haute température tout en conservant une densité inférieure à celle des superalliages de nickel. Des éléments supplémentaires permettent d'affiner les propriétés.
Méthodes de production
Les procédés commerciaux de fabrication de la poudre d'aluminure de titane sont les suivants :
- Atomisation des gaz - Le gaz inerte désintègre le flux d'alliage fondu en fines gouttelettes.
- Procédé d'électrodes rotatives à plasma - Désintégration centrifuge de la masse fondue électrifiée filée
- Condensation de gaz inerte - L'alliage vaporisé se condense en nanoparticules
Le réglage des paramètres de traitement tels que les débits de gaz, les différentiels de pression et les profils de refroidissement permet d'adapter la distribution de la taille des particules de poudre, la morphologie des grains et les microstructures internes aux exigences de l'application.
Propriétés de Poudre d'aluminure de titane
Propriétés physiques
| Attribut | Détails |
|---|---|
| État | Poudre solide |
| Couleur | Gris foncé |
| Odeur | Sans odeur |
| Structure cristalline | Tétragonale, hexagonale, orthorhombique selon l'alliage |
| Densité | 3,7-4,25 g/cm3 |
Propriétés mécaniques
| Mesure | Valeur |
|---|---|
| Résistance à la traction | 500-900 MPa |
| Résistance à la compression | 1000-1800 MPa |
| Dureté | 350-450 HV |
| Résistance à la rupture | 15-35 MPa√m |
Propriétés thermiques
| Métrique | Evaluation |
|---|---|
| Point de fusion | 1350-1450°C |
| Conductivité thermique | 4-8 W/mK |
| Coefficient de dilatation thermique | 11-13 x10-6 K-1 |
| Température de service maximale | 750°C (~1400°F) |
Tableau 2 : Aperçu des principales propriétés physiques, mécaniques et thermiques de la poudre d'aluminure de titane
Cette combinaison exceptionnelle de faible densité et de résistance à la chaleur et à l'environnement facilite l'utilisation dans les systèmes aéronautiques, automobiles, énergétiques et chimiques.
Spécifications
La poudre d'aluminure de titane est disponible dans le commerce et répond aux spécifications standard :
Répartition par taille
| Standard | Microns | Méthode de production |
|---|---|---|
| Bien | 0-25 | Atomisation du gaz |
| Moyen | 25-45 | Atomisation du gaz |
| Grossière | 45-105 | Électrode rotative à plasma |
Pureté chimique
| Grade | Aluminium % | Oxygène ppm |
|---|---|---|
| Standard | 48-50% | 3000+ |
| Haut | 45-50% ± 2% | <3000 ppm |
| Ultra élevé | 45-50% ± 1% | <1000 ppm |
Tableau 3 : Gammes de tailles typiques, teneur en aluminium et niveaux de pureté de la poudre d'aluminure de titane
Un contrôle plus strict de la taille des particules, de la cohérence de la composition et des impuretés d'oxygène permet d'obtenir des performances de précision mais augmente les coûts.
Fabricants de poudre d'aluminure de titane
Les producteurs spécialisés proposent des volumes commerciaux pour tous les profils de pureté et de taille :
| Entreprise | Marques | Fourchette de prix |
|---|---|---|
| Sandvik | TiAl Osprey | $140-450/kg |
| Praxair | Aluminures de titane | $100-425/kg |
| Atlantic Equipment Engineers | Poudres de TiAl AEE | $130-500/kg |
| Special Metals Corp | TiAl pré-allié | $155-425/kg |
Tableau 4 : Sélectionner des fabricants de poudre d'aluminure de titane réputés et des fourchettes de prix.
Les prix varient en fonction des quantités achetées, des exigences en matière de test/certification, de l'optimisation des alliages personnalisés et d'autres facteurs - demandez directement les devis actuels. De petits échantillons peuvent être disponibles.
Applications de Poudre d'aluminure de titane
| Secteur | Utilisations | Avantages |
|---|---|---|
| Aérospatiale | Composants de moteurs à réaction, cellules | Réduction du poids, résistance à la température |
| Automobile | Roues et soupapes du turbocompresseur | Améliorer l'efficacité |
| Industriel | Échangeurs de chaleur, réacteurs | Gain de performance |
| Pétrole et gaz | Outils de fond de puits, sous-marins | Amélioration de la fiabilité |
Tableau 5 : Principaux domaines d'application de l'aluminure de titane exploitant les propriétés clés de la poudre
Un poids plus léger et une meilleure stabilité environnementale à haute température par rapport aux matériaux existants favorisent l'adoption malgré des coûts unitaires plus élevés.
Comparaison des avantages et des inconvénients
Avantages des aluminures de titane
- Densité inférieure à celle des superalliages de nickel - 25-35% moins de poids
- Conserve la résistance spécifique supérieure à 50% jusqu'à 750°C
- Résistance à l'oxydation et aux brûlures supérieure à celle des aciers
- Possibilité de transformation en composants de forme nette
Défis à relever
- Coût élevé des matériaux - 5X+ le coût des alternatives en acier
- Limites de ductilité et de rupture plus faibles à température ambiante
- Nécessite des revêtements protecteurs dans certains produits chimiques
- Efforts de modélisation et d'assurance qualité dans les techniques additives
L'équilibre entre les caractéristiques de performance thermique améliorée et les facteurs de fabrication et de prix par pièce détermine la viabilité de l'application.
FAQ
Q : Quelles sont les industries qui utilisent la poudre d'aluminure de titane par rapport aux formes en vrac ?
R : Les morphologies de poudres fines sont particulièrement adaptées à la fabrication additive pour la construction de composants complexes pour l'aérospatiale et l'automobile. Les formes en vrac sont utilisées pour la métallurgie des lingots.
Q : Quel post-traitement est utilisé sur les pièces en aluminure de titane fabriquées de manière additive ?
La plupart des composants fabriqués de manière additive nécessitent un pressage isostatique à chaud (HIP) et des traitements thermiques pour obtenir une consolidation complète de la densité et des microstructures optimales. Un usinage minimal est ensuite effectué.
Q : Combien de temps une poudre d'aluminure de titane inutilisée peut-elle être conservée sous scellés ?
R : Stockée correctement dans des environnements inertes, la poudre d'aluminure de titane dure de 12 à 24 mois avant qu'une oxydation et une dégradation significatives n'affectent l'écoulement ou les performances.
Q : Quels sont les domaines de recherche permettant d'améliorer les aluminures de titane ?
R : Les efforts se poursuivent pour modéliser la dynamique de solidification pour les techniques d'AM, réduire les coûts des matériaux grâce à d'autres méthodes de production et améliorer la ductilité à température ambiante.
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