Ti6Al4Vパウダー

概要

Ti6Al4V粉末Ti-6Al-4V、グレード5チタン、Ti 6-4、Ti 6/4としても知られるチタン合金粉末は、チタン、6%アルミニウム、4%バナジウムから構成されています。高強度、軽量、耐食性、生体適合性といった優れた特性を併せ持つチタンは、航空宇宙、医療機器、船舶用ハードウェアなどの高度な用途に使用される、非常に汎用性の高い素材です。

Ti6Al4Vはチタン合金の主力と考えられており、世界中のチタン使用量の50%以上を占めています。あらゆる金属材料の中で最高の強度対重量比を持ち、極端な温度でもその特性を維持します。

Ti6Al4V粉末の主な特性には、以下のようなものがある：

• 優れた強度重量比、高い比強度
• 低密度 - 4.43 g/cm3
• 高い耐食性
• 生体適合性とオッセオインテグレーション能
• 優れた高温特性 - 400℃まで使用可能で、550℃までの耐酸化性
• 高い破壊靭性と疲労強度
• 球状、角状、角型など、さまざまなサイズと形態があります。

汎用性の高い特性を持つTi6Al4Vは、今日の産業界で多様な用途を見出している。

Ti6Al4V粉末の種類

Ti6Al4V合金粉末は、特定の用途に適合するよう、さまざまなサイズ分布、形状、製造方法があります：

粒子径： 製造方法により15ミクロンから150ミクロン以上まで対応可能

サイズ分布： 等級別／ふるい分け、ブレンド、カスタム仕様

標準： ASMB348、AMS4943、AMS4928、AMS4967

Ti6Al4V粉末組成

Ti6Al4Vは航空宇宙材料規格（AMS）4928に準拠し、公称組成を有する：

鉄、酸素、窒素は一般的に見られる不純物元素である。アトマイズして粉末にする前に、航空宇宙グレードの仕様に適合していることを確認するため、組成は定期的に分析される。

Ti6Al4V粉末の特性

Ti6Al4Vは、機械的特性、耐食性、軽量性、生体適合性のバランスが非常に優れていることで珍重されています。その特性は以下の通り：

熱特性
熱膨張係数 - 8.6 x 10-6 /K (20-100°C)
熱伝導率 - 7.2 W/m.K
最高使用温度 - 400°C

耐食性
非合金チタンに匹敵する優れた耐食性 ほとんどの酸、湿ったガス、有機化学薬品による腐食に耐える

安定した密着性の高い酸化物表面層の形成により、生理食塩水環境に対して優れた耐性を示す。Ti6Al4Vは、酸素と塩化物の拡散速度が低いため、塩化物溶液中でステンレス鋼よりも優れた保護性能を示す。

Ti6Al4V粉末の用途

そのバランスの取れた特性のおかげで、Ti6Al4Vは今日、さまざまな産業および医療用途に使用されている：

積層造形は、これまで不可能であった自由形状を可能にすることで、これら全ての分野におけるチタン合金の用途を拡大しています。

Ti6Al4Vパウダー仕様

チタングレード5のEliパウダーは、さらに以下のような顧客の要求を満たす必要がある：

• 粒子形状
• 流動性
• 見かけ密度
• タップ密度
• ピクノメーター密度
• 化学分析
• 機械的特性

Ti6Al4V粉末を製造するメーカーは、防衛、航空宇宙、エネルギー、モータースポーツ、医療などの分野の顧客に供給する前に、認定された品質管理システムと試験プロトコルに従っている。

Ti6Al4V 粉末 供給者

Ti6Al4V粉末は、AMに適した球状粉末を製造するために、ガスアトマイズまたはプラズマアトマイズによって製造される。出発原料は真空アーク再溶解（VAR）または電子ビーム溶解（EBM）合金スラブで、アトマイズにより微細な液滴になり、急冷すると粉末粒子に凝固します。

Ti6Al4V球状粉末とプレアロイ粉末の主な世界的サプライヤーは以下の通り：

Ti6Al4V粉末は、研究や試作用途向けに少量から調達可能です。また、供給契約を結んでいる企業であれば、特注の合金や粒子特性も可能です。

価格設定：
高度な製造を必要とする高性能合金であるTi6Al4Vパウダーは、標準的なグレードのチタンや他の金属パウダーよりも割高です。価格は$100/kgから$500/kgまで様々です：

• 注文数量
• 粒子形状と粒度分布
• 化学的／機械的特性のカスタマイズ
• 試験および認証要件
• 経済的要因 - 需給関係、原材料コスト

医療機器や航空宇宙用途に使用される高純度グレードはコストが高い。世界的な生産能力の増強に伴い、コストは低下傾向にある。

Ti6Al4V粉末の選び方

適切なTi6Al4V粉末の選択は、特定の用途とプロセス要件に依存します。いくつかの重要な考慮事項は以下の通りです：

アディティブ・マニュファクチャリング

• 粒子形状 - より良い流動性と充填のための球状/形状分布
• 粒子径 - 45ミクロン以下の微粒子で解像度と表面仕上げを向上
• 狭いサイズ範囲 - 均一な溶融と緻密化を保証
• 高純度99.5%チタンによりコンタミネーションを低減
• 酸素、窒素、炭素含有量が低い

金属射出成形（MIM）

• より高いグリーン強度のための不規則で角のあるパウダー
• 中粒度 - 100メッシュ
• バインダー成分入りパウダーブレンド
• コスト目標を達成する経済グレード

サーマルスプレー

• スプレープロセスに適した粒子径
• 多孔質HDHハイドライドパウダーにより、より優れたコーティング結合を実現
• カスタム合金の開発が可能

粉末冶金

• 圧縮用角状多孔質パウダー
• 用途に合わせたパウダーブレンド
• 焼結反応を改良した合金

設計の初期段階で粉末メーカーに相談し、特定のコンポーネントの要件に適した最適な粉末を選択してください。

Ti6Al4V粉末の利点と限界

メリット

• 高い強度重量比
• 高温下でも特性を維持
• 優れた耐食性
• バイオイナート - 植え込み時に副作用を起こさない
• 粉末原料により、AMによる複雑なネットシェイプ部品の製造が可能になる
• 熱処理による機械的特性の調整
• 廃棄物を最小限に抑えるリサイクル可能

制限事項

• 鋼やアルミニウム合金に比べて材料費が高い
• 高い処理温度が必要 酸素コンタミのリスク
• スチールより低い剛性
• シャープなノッチ感度 - クラッキングのリスク
• 特殊工具を必要とする加工が難しい

重要な構造部品において、強度、耐熱性、生体適合性、耐食性などのニーズがコスト制約を上回る場合、エンジニアはTi6Al4Vを選択する。

Ti6Al4Vパウダーと代替品との比較

Ti6Al4Vは、ステンレス鋼、コバルトクロム合金、アルミニウムグレードおよび純チタンと競合しています。主なパラメータに関する比較は以下の通りです：

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