poudres de titane am pour la fabrication additive

Avec un rapport poids/résistance exceptionnel, une résistance à la corrosion et une biocompatibilité, le titane est un matériau très apprécié pour la fabrication additive dans les applications aérospatiales, médicales, automobiles et industrielles. Cette vue d'ensemble explore les différentes poudres de titane, leurs propriétés correspondantes, les traitements post-traitement, les principaux fournisseurs mondiaux et des exemples de cas d'utilisation par industrie.

Vue d'ensemble poudres de titane am

Ses principales propriétés font du titane un matériau idéal pour les procédés de fusion sur lit de poudre et de dépôt d'énergie dirigée :

• Haute résistance - dépassant souvent le titane recuit tout en rivalisant avec le Ti-6Al-4V
• Faible densité - rapport résistance/poids élevé, réduction du poids de la pièce imprimée
• Résistance à la corrosion - surface protectrice en oxyde
• Biocompatibilité - convient aux dispositifs médicaux et aux implants
• Capacité d'alliage - adaptation des propriétés telles que la résistance et la dureté
• Rentabilité - moins de déchets de matériaux par rapport à l'usinage à partir de blocs
• Ratio achat-vol supérieur à 90%+ - des conceptions optimisées pour économiser du poids et des matériaux

Associé à la liberté de conception facilitée par l'AM, le titane ouvre la voie à de nouvelles applications potentielles.

Options de poudres d'alliage de titane pour l'AM

Les alliages de titane les plus utilisés aujourd'hui sont les alliages commercialement purs, les alliages alpha et alpha-bêta et les nouveaux alliages brevetés comme le titane 6242.

Compositions courantes d'alliages de titane

Alliage	Al%	V%	Fe%	O%	Autres
CP Ti Grade 1	–	–	≤ 0.20	≤ 0.18	–
CP Ti Grade 2	–	–	≤ 0.30	≤ 0.25	–
Ti-6Al-4V	5.5-6.5	3.5-4.5	≤ 0.25	≤ 0.13	–
Ti 6242	5.8-6.8	–	≤ 0.30	≤ 0.20	Mo, Zr

Les traces d'oxygène, d'azote et de carbone sont strictement limitées pour garantir un traitement AM et des propriétés mécaniques optimales.

Spécifications pour poudres de titane am

Une poudre de titane sphérique de haute pureté avec une distribution contrôlée de la taille des particules est nécessaire pour obtenir des composants AM denses et sans défaut.

Distribution de la taille des particules de poudre de titane

Mesures	Spécifications
Gamme de tailles	15 - 45 μm
Taille moyenne des particules	25-35 μm
Forme des particules	Principalement sphérique

La sphéricité favorise l'étalement de la poudre. La distribution contrôlée évite les problèmes de ségrégation lors de l'application et de la recyclabilité.

Procédures de post-traitement pour les pièces AM en titane

Les options courantes de post-traitement des composants en titane fabriqués de manière additive sont les suivantes :

Méthodes de post-traitement

Déstressant

Le vieillissement à basse température élimine les contraintes résiduelles du processus de fabrication, évitant ainsi les déformations et les fissures potentielles.

Finition de surface

Améliore la finition de la surface pour les dimensions de précision, casse les arêtes vives ou améliore l'aspect esthétique.

Pressage isostatique à chaud

Densifie toute porosité interne par l'application simultanée d'une température élevée et d'une pression isostatique. Nécessaire pour les applications finales dynamiques.

Traitement thermique

Modifie la microstructure du Ti-6Al-4V et d'autres alliages de titane afin d'améliorer les propriétés mécaniques telles que la ductilité et la résistance à la fatigue.

Usinage

Permet d'obtenir des dimensions et des états de surface de haute précision pour les surfaces d'appui et d'étanchéité sur les pièces AM de forme quasi nette.

Techniques de fabrication additive pour la poudre de titane

L'impression 3D métallique moderne utilise le micro-soudage de titane fin pour construire des composants complexes. Les deux approches les plus courantes sont les suivantes :

Comparaison des options de processus AM pour le titane

Méthode	Description	Avantages	Limites
Fusion de lits de poudre	Le laser ou le faisceau d'électrons fusionne sélectivement des zones du lit de poudre en fonction du modèle numérique.	Capacités géométriques exceptionnelles et polyvalence des matériaux adaptés aux composants fonctionnels en titane destinés à une utilisation finale	Vitesses de construction plus lentes que celles du DED ; limitations de la taille du banc de la machine
Dépôt d'énergie dirigée	Une source de chaleur concentrée fait fondre une buse de pulvérisation de poudre métallique	Possibilité de composants plus grands ; zone de construction cumulée. Idéal pour les réparations et les revêtements.	Finition de surface moins bonne ; porosité plus élevée - nécessite un post-traitement important

Les approches basées sur le laser sont actuellement les plus largement adoptées pour l'impression d'alliages de titane de haute pureté grâce à la précision et à la performance des matériaux.

Applications de poudres de titane am

Grâce aux avantages du titane, tels qu'une performance mécanique élevée par unité de poids, combinés à la liberté de conception de l'AM, les applications sont nombreuses :

Industries adoptant des pièces AM en titane

Aérospatiale - supports de moteur, pièces de drones, composants de satellites

Médical et dentaire - implants, prothèses, instruments chirurgicaux

Automobile - équipement de sport automobile, supports personnalisés

Pétrole et gaz - outillage, vannes et pompes pour la haute mer

Production d'électricité - roues à aubes légères, aubes de turbine

De nouveaux alliages techniques tels que le Ti-6242 permettent d'aller encore plus loin et d'utiliser le titane dans des secteurs à forte croissance.

Principaux fournisseurs de poudres d'impression à base de titane

Les principaux producteurs de poudres de titane sphériques pour des processus AM fiables sont les suivants :

Fabricants de poudre de titane

Entreprise	Notes communes	Prix/Kg
AP&C	Ti-6Al-4V, Ti-6242, Grade 2, 23	$50 – $350
Le groupe Linde	Ti-6Al-4V, Grade 2, 23, 5	$200 – $600
Poudre de métal Wolfram	Ti-6Al-4V, grade 5	$100 – $500
Sandvik	Ti-6Al-4V	$120 – $310

Les prix dépendent fortement des normes de pureté, des paramètres de taille des poudres, de la chimie certifiée et des volumes d'achat.

FAQ

Quelle est la meilleure qualité d'alliage de titane pour les pièces AM médicales ou dentaires ?

Le titane de grade médical 5 avec des contrôles chimiques stricts est recommandé pour les applications d'implants bio-inertes nécessitant une biocompatibilité optimale et une grande résistance à la fatigue.

Pourquoi une faible teneur en oxygène est-elle essentielle pour les poudres d'impression à base de titane ?

Une teneur élevée en oxygène entraîne un excès d'oxydes de titane qui réduit les capacités de fusion, la ductilité, la résistance à la fatigue et les performances mécaniques. L'oxygène est limité à des niveaux inférieurs à 0,18-0,2%.

Quels sont les alliages de titane qui bénéficient le plus des traitements de post-traitement ?

Les traitements thermiques doubles pour le Ti-6Al-4V augmentent la résistance à la traction tout en améliorant la ductilité. Le titane de grade 2 obtient les gains les plus importants en termes de résistance à la traction grâce à un recuit de détente suivi d'un vieillissement.

La finition de surface est-elle nécessaire pour les pièces AM en titane ?

Certaines applications exigent une précision dimensionnelle, des besoins tribologiques, esthétiques ou d'inactivation qui sont mieux satisfaits par l'amélioration de la surface - y compris l'usinage CNC de précision, le meulage/polissage, l'électroérosion, le grenaillage, l'anodisation, l'oxydation électrolytique au plasma, etc.

Comment évaluer les fournisseurs pour les commandes de poudre de titane pour l'impression ?

Les principales caractéristiques critiques utilisées par les fabricants d'additifs et les concepteurs pour qualifier les fournisseurs de poudre de titane au-delà d'un prix raisonnable comprennent : la morphologie sphérique, le contrôle étroit de la distribution de la taille des particules, des teneurs en impuretés gazeuses extrêmement faibles (en particulier l'oxygène et l'azote), la traçabilité des lots grâce à un système de gestion de la qualité rigoureux, une expertise technique réactive, la disponibilité de l'échantillonnage et des certifications prouvant des protocoles d'essai internes normalisés.

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