Poudres d'alliage de titane et de molybdène

Table des matières

poudres d'alliage de titane et de molybdène améliorer la résistance à haute température et la résistance au fluage pour les conceptions aérospatiales légères. Ce guide passe en revue les compositions des poudres d'alliage TiMo, les principales caractéristiques, les méthodes de production, les applications appropriées, les spécifications, les considérations relatives à l'achat, les comparaisons entre les fournisseurs et les avantages/inconvénients.

poudres d'alliage de titane et de molybdène Composition typique

Grade de l'alliageTitane (%)Molybdène (%)
Ti-6Al-7Nb (IMI 550)Équilibre7%
Ti-15Mo-3Nb-3Al-0.2SiÉquilibre15%
Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn (Ti-11)Équilibre11.5%
Ti-15Mo-5Zr-3AlÉquilibre15%

Les teneurs en molybdène comprises entre 7% et 15% sont efficaces pour le renforcement à haute température. D'autres éléments comme le niobium, le zirconium et l'étain renforcent encore les propriétés de fluage.

poudres d'alliage de titane et de molybdène

Caractéristiques et propriétés

AttributDétails
Forme des particulesSphérique par atomisation de gaz inerte
Oxygène ppmInférieure à 500 ppm
Densité typique4,5 g/cc
Conductivité thermique4-6 W/mK
Résistance à haute température100 MPa à 500°C
Résistance à la corrosionForme un film protecteur de TiO2

La nature particulaire, la faible teneur en oxygène et les compositions sur mesure conviennent à la poudre d'alliage pour la fabrication additive ou le frittage de composants de haute performance.

Méthodes de production

MéthodeDescription du processus
Atomisation du gazLe gaz inerte désintègre le flux d'alliage fondu en poudre.
Atomisation par plasmaTrès propre mais rendement de poudre inférieur à celui de l'atomisation à gaz
PRÉPARATIONSphéroïdisation de poudres existantes par refonte
Hydrure-déshydrureTiH2 intermédiaire fragile pour le broyage

Le plasma et l'atomisation au gaz offrent la meilleure qualité tout en étant plus coûteux que les voies secondaires telles que PREP et HDH.

Applications de la poudre d'alliage de TiMo

L'industrieExemples de composants
AérospatialeAubes de turbines, carters, trains d'atterrissage
Production d'électricitéÉchangeurs de chaleur, conduites de vapeur
Traitement chimiqueBioréacteurs, cuves de réaction
MarineArbres d'hélice, dômes de sonar
Forage de pétrole et de gazOutils et puits géothermiques

La combinaison d'une résistance élevée, d'un faible poids et d'une résistance à la corrosion permet aux alliages TiMo d'être utilisés dans des environnements exigeants tels que les moteurs d'avion ou les forages en mer.

Spécifications

StandardAnnées d'études couvertes
ASTM B862Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-8Al-1Mo-1V, Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo
ASTM B348Barres et billettes de titane et d'alliages de titane
AIMS 04-18Norme pour les pièces en titane AM

L'institut AMPM (American Powder Metallurgy) et l'IPS (International Powder Metallurgy Standards Organization) couvrent également différentes qualités de Ti.

Fournisseurs mondiaux et fourchette de prix

EntrepriseDélai d'exécutionTarification
TLS Technik16 semaines$300 - $900/kg
Sandvik12 semaines$350 - $1000/kg
Équipement de l'Atlantique14 semaines$320 - $850/kg

Prix pour un lot de plus de 100 kg. Prime pour les poudres à faible teneur en oxygène et les poudres sphériques. Les quantités supérieures à 500 kg bénéficient de remises 20%+.

Avantages et inconvénients

AvantagesDéfis
Excellente résistance à haute températureCoûts élevés des matières premières
Résistant à la corrosion dans de nombreux environnementsDélais plus longs pour les alliages sur mesure
Flexibilité de la conception d'alliages sur mesureChaîne d'approvisionnement mondiale limitée actuellement
Compatible avec les méthodes d'AM des poudresLe post-traitement est souvent nécessaire après l'AM
Excellente résistance au fluageExigences strictes en matière d'oxygène et d'azote

Les poudres de TiMo permettent de concevoir de nouveaux composants et des constructions légères, mais l'utilisation d'alliages de titane pose des problèmes particuliers de fabrication et de manipulation des poudres.

poudres d'alliage de titane et de molybdène

FAQ

Quelle est la taille optimale des particules pour l'impression 3D par jet de liant ?

Des poudres d'environ 30 à 50 microns facilitent la densité du lit de poudre et la saturation efficace du liquide nécessaire pour lier correctement les couches. Les poudres trop fines nuisent aux performances.

Quelles sont les causes de contamination lors de l'atomisation gazeuse d'un alliage de Ti ?

L'absorption d'oxygène par les fuites d'air dégrade la pureté de la poudre, d'où la nécessité d'un contrôle rigoureux des processus. Les agents de séparation des fours et les creusets de fusion sont d'autres sources de contamination nécessitant des consommables de haute pureté.

Pourquoi est-il difficile d'obtenir une teneur élevée en Mo dans les alliages à base de Ti ?

Des pertes excessives de molybdène par évaporation se produisent au-dessus des niveaux 25% pendant la fusion par induction sous vide et les étapes ultérieures de refonte. Les mesures d'atténuation consistent à couvrir les bassins de fusion ou à utiliser des techniques de creuset froid.

Comment la poudre de titane doit-elle être conservée ?

Dans des conteneurs scellés sous gaz de couverture inerte ou sous vide. Manipulés et stockés de manière à éviter l'absorption d'humidité qui provoque la décrépitude et une forte impureté d'œstrogène ou d'azote.

Quels sont les défauts courants lors de l'impression par AM d'alliages de titane ?

Porosité due à des atomes de gaz piégés, défauts de fusion, fissuration par contrainte résiduelle, poudre non fusionnée piégée dans des volumes fermés. Nécessité d'une optimisation intégrée des paramètres tenant compte de la stratégie de balayage, de l'apport d'énergie, etc.

Conclusion

En résumé, poudres d'alliage de titane et de molybdène offrent des propriétés personnalisées à haute température et une résistance à la corrosion essentielles à la production de composants de nouvelle génération dans les secteurs de l'aérospatiale, de l'énergie et d'autres industries exigeantes via la métallurgie des poudres ou la fabrication additive.

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