티타늄 합금 분말 소개

티타늄 합금 분말 은 산업 전반의 첨단 응용 분야에 적합한 고유한 특성을 지닌 다목적 엔지니어링 소재입니다. 이 문서에서는 티타늄 합금 분말 야금, 제조 방법, 구성, 기계적 및 물리적 특성, 응용 분야, 사양, 가격, 장단점, 자주 묻는 질문에 대한 개요를 제공합니다.

티타늄 합금 분말 제조 방법

티타늄 합금 분말은 입자 크기 분포, 형태, 순도 수준 등 분말 특성에 영향을 미치는 다양한 방법을 통해 생산할 수 있습니다. 주요 제조 경로는 다음과 같습니다:

방법	설명	일반적인 파우더 특성
가스 분무	고압 가스 제트에 의해 액체 합금 스트림이 미세한 물방울로 분해되어 분말로 고형화됩니다.	구형 형태, 중간에서 미세한 입자 크기(15-180 μm), 맞춤형 합금 조성, 고순도
플라즈마 회전 전극 공정(PREP)	플라즈마 아크에 의해 녹은 전극 팁이 원심력에 의해 미세 방울을 형성하여 분말로 응고됩니다.	구상 입자, 매우 미세한 분말(25-75 μm), 중간 순도, 다양한 합금 옵션
하이드라이드-탈수화물(HDH)	합금 수 소화물 형성 및 분해 공정으로 다공성 굵은 분말 생성	불규칙한 형태, 큰 입자 크기(75-250 μm), 중간에서 고순도, 제한된 합금

각 생산 방법은 산업 전반의 다양한 응용 분야에 적합한 고유한 특성을 가진 티타늄 합금 분말을 생산합니다.

티타늄 합금 분말 조성물

야금용 티타늄 합금 분말은 주로 알루미늄 및 바나듐과 티타늄을 혼합하고 철, 산소, 탄소 및 질소를 미량 첨가한 것으로 구성됩니다. 질량 비율에 따른 일반적인 티타늄 합금 배합은 다음과 같습니다:

합금	알루미늄	바나듐	기타 요소
Ti-6Al-4V(5등급)	5.5-6.75%	3.5-4.5%	철 ≤ 0.3%, 산소 ≤ 0.2%, 탄소 ≤ 0.1%, 질소 ≤ 0.05%
Ti-6Al-4V ELI(초저간극, 23등급)	5.5-6.5%	3.5-4.5%	철 ≤ 0.3%, 산소 ≤ 0.13%, 탄소 ≤ 0.08%, 질소 ≤ 0.05%
Ti-10V-2Fe-3Al	2.5-3.5%	9-11%	철 1.8-2.2%, 산소 ≤ 0.2%, 탄소 ≤ 0.1%, 질소 ≤ 0.05%

티타늄 합금 분말 화학은 최종 용도에 따라 강도와 경도부터 내식성, 생체 적합성, 고온 저항성, 중량 절감 및 기타 우선순위에 이르기까지 성능 프로파일을 최적화하도록 맞춤화할 수 있습니다.

티타늄 합금 분말 속성

애플리케이션 전반에 걸쳐 평가되는 주요 티타늄 합금 분말 특성은 다음과 같습니다:

속성	Ti-6Al-4V	Ti-6Al-4V ELI	Ti-10V-2Fe-3Al
밀도(g/cm3)	4.42	4.42	4.35
녹는점(°C)	1604-1660	1604-1660	1590-1650
최대 인장 강도(MPa)	860-1200	860-1050	900-1150
항복 강도(MPa)	750-1100	760-960	800-1050
파단 연신율 (%)	8-15	8-12	7-14
탄성 계수(GPa)	100-115	95-115	90-110
경도(HRC)	30-38	32-36	30-40

티타늄 분말 합금은 티타늄의 가벼운 무게와 높은 중량 대비 강도, 파단 인성, 피로 및 내식성을 결합한 고급 특성 프로파일을 제공하여 중요한 응용 분야에 적합합니다.

티타늄 합금 분말 응용 분야

티타늄 합금은 가벼운 강도와 생체 적합성, 극한의 환경에서도 견딜 수 있는 내구성 덕분에 여러 시장에서 다양한 용도로 사용되고 있습니다. 일반적인 응용 분야는 다음과 같습니다:

산업	애플리케이션
항공우주	항공기 엔진 및 구조 부품, 우주선 구조물, 로켓
의료	정형외과 및 치과용 임플란트, 수술 기구, 보철물
자동차	밸브, 커넥팅 로드, 스프링, 패스너, 배기 부품
화학	내식성을 위한 펌프, 밸브, 파이프, 탱크, 반응 용기
전력 생성	증기 및 가스 터빈 블레이드, 해양 플랫폼 구성품
스포츠 용품	골프 클럽, 테니스 라켓, 자전거, 기타 고성능 장비
석유 및 가스	다운홀 튜브, 해양 리그, 유정 구성품

여러 분야에 걸친 이러한 까다로운 환경에서는 높은 중량 대비 강도, 피로 저항성, 파단 인성, 내식성 및 생체 적합성과 같은 티타늄 합금의 특성을 활용할 수 있습니다.

티타늄 합금 분말 사양

티타늄 합금 분말은 화학, 입자 크기 분포, 형태 및 기타 파라미터에 대한 표준화된 사양으로 적층 제조 또는 프레스 및 소결 요구 사항에 맞게 생산됩니다.

매개변수	사양
합금 등급	Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI, Ti-10V-2Fe-3Al, 기타 등급
파티클 모양	구형, 불규칙한 모양
입자 크기 범위(μm)	AM의 경우 15-45, 45-100, 100-180이 선호됩니다.
홀 유량(s/50g)	>32초 이상, 양호한 분말 유동성을 나타냅니다.
겉보기 밀도(g/cm3)	구형의 경우 2.7-3.2, 불규칙한 분말의 경우 2.2-2.8
탭 밀도(g/cm3)	>4.0, 포장 효율 향상

고성능 파우더의 경우 산소, 질소, 탄소, 철 및 기타 미량 원소에 대한 허용 한도 내에서 화학 분석을 충족하는 것이 중요합니다. 이러한 사양은 적층 제조 또는 프레스-소결 기술 전반에 걸쳐 공정 적합성을 보장합니다.

티타늄 합금 분말 비교

가장 널리 사용되는 티타늄 합금 분말 종류인 Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI 및 Ti-10V-2Fe-3Al 등급은 서로 다른 물성적 이점을 가지고 있습니다:

	Ti-6Al-4V	Ti-6Al-4V ELI	Ti-10V-2Fe-3Al
힘	높은 강도	강도는 약간 낮지만 연성이 우수합니다.	Ti-6Al-4V와 비슷한 강도
용접성	보통	우수	Ti-6Al-4V보다 우수
내식성	보통	민감한 애플리케이션에 더 적합	우수한 내식성
비용	적당한 가격	약간의 비용 프리미엄	Ti-6Al-4V 합금보다 저렴한 비용
생체 적합성	우수	신체 임플란트에 적합	의료 기기에 대한 선호도가 낮음

연성, 용접성, 생체 적합성, 내식성이 뛰어난 Ti-6Al-4V ELI 등급 분말은 가격이 비싸고, 내식성이 뛰어난 Ti-10V-2Fe-3Al은 가격은 저렴하지만 5등급 및 23등급 합금에 비해 생체 의료 적합성이 떨어집니다.

티타늄 합금 분말 가격

티타늄 합금 분말은 가공 집약도와 고유한 특성으로 인해 강철 분말에 비해 상당한 가격 프리미엄이 붙습니다:

파우더 등급	가격 범위(kg당 USD)
Ti-6Al-4V	120 – 160
Ti-6Al-4V ELI	135 – 185
Ti-10V-2Fe-3Al	100 – 165

비용은 제조 방법, 화학, 크기 분포, 모양 및 주문 수량에 따라 달라집니다. 불규칙한 분말은 구형보다 저렴할 수 있습니다. 아르곤 또는 진공 포장에 대한 가격 프리미엄도 적용됩니다. 대량 할인이 적용되면 킬로그램당 요금도 낮아집니다.

티타늄 합금 분말 장단점

	장점	단점
기계적 특성	높은 중량 대비 강도, 강하면서도 가벼운 무게	일부 강철 합금보다 강도가 낮음
물리적 속성	부식 방지, 생체 적합성, 비자기성, 열 전도성	불활성 취급이 필요한 산소 등의 원소와의 높은 반응성
처리	다양한 적층 제조 기술에 대한 적합성, 열처리 능력	강철에 비해 제조 비용이 더 비싼 구형 분말
성능	우수한 파단 인성, 피로 수명, 내마모성	수소 취성, 갈링 경향을 겪을 수 있습니다.
경제학	큰 비용 절감 기회	강철 대체재보다 높은 재료비

티타늄 분말 합금은 성능을 향상시키지만 비용이 더 많이 듭니다. 특정 강도와 환경 내구성에서는 강철을 능가하지만 절대 강도와 비용 지표에서는 뒤떨어집니다. 짧은 피로 수명, 수소 흡수 및 마모도 특정 티타늄 합금의 단점일 수 있습니다.

자주 묻는 질문

질문	답변
분말 형태로 제공되는 주요 티타늄 합금은 무엇인가요?	가장 많이 사용되는 티타늄 합금 분말은 일반적인 적층 제조용 입자 크기 분포 및 조성으로 제조되는 Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI 및 Ti-10V-2Fe-3Al입니다. 맞춤형 합금도 가능합니다.
티타늄 합금 분말 베드 AM에 가장 적합한 입자 크기 범위는 무엇입니까?	입자 크기 범위는 15-100미크론, 평균 크기는 30-60미크론이 최적입니다. 너무 미세하면 파우더 취급 및 확산에 어려움이 있습니다. 너무 거칠면 부품의 밀도가 낮아질 수 있습니다.
티타늄 합금 분말은 어떻게 보관하고 취급하나요?	합금 화학을 변화시킬 수 있는 산소를 흡수하지 않으려면 불활성 가스를 퍼지하고 공기에 대한 노출을 최소화하는 것이 중요합니다. 진공 밀폐 용기와 아르곤 충전 글러브 박스를 사용하면 분말을 효과적으로 보관하고 취급할 수 있습니다.
AM 티타늄 부품에는 어떤 후처리가 사용되나요?	열간 등방성 프레스 및 어닐링과 같은 열처리는 기계적인 부분을 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다. 표면 마감 단계에는 CNC 가공, 드릴링, 연삭 및 연마가 포함될 수 있습니다. 압축 응력을 유도하기 위해 샷 피닝도 사용됩니다.
적층 제조 후 티타늄 합금을 재활용할 수 있나요?	예, 사용한 티타늄 분말은 회수하여 체로 쳐서 새로운 분말과 혼합하여 재사용할 수 있습니다. 일부 티타늄 합금의 경우 90% 이상의 재활용 수율을 달성하여 상당한 비용을 절감할 수 있습니다.

결론

높은 비강도, 피로 및 내식성과 같은 특성을 지닌 티타늄 합금 분말은 항공우주, 의료, 자동차, 에너지 및 기타 까다로운 응용 분야에서 더 가볍고 내구성 있는 부품을 가능하게 합니다. 티타늄 분말 야금의 발전으로 적층 제조 기술에 최적화된 분말을 통해 티타늄 분말의 채택이 더욱 확대되고 있습니다.

선도적인 티타늄 등급인 Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI 및 Ti-10V-2Fe-3Al은 강도, 연성, 인성, 용접성, 생체 적합성 및 내화학성과 같은 특성의 균형을 매력적인 가격으로 제공합니다. 지속적인 티타늄 합금 개발과 금속 적층 가공 능력의 발전은 미션 크리티컬 부품에 대한 티타늄 분말의 활용을 가속화할 것입니다.

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