Titanium Ti-64 voor 3D printen van metaal
Inhoudsopgave
titanium ti-64 voor 3d printen van metaalafgekort Ti-64, is een titaniumlegering van ruimtevaartkwaliteit die veel wordt gebruikt voor kritieke additieve productietoepassingen in de ruimtevaart, de medische sector, de auto-industrie en de algemene machinebouw. Deze gids biedt een technisch overzicht van Ti-64 poedermetallurgie inclusief samenstelling, mechanische eigenschappen, AM verwerkingsdetails, nabehandelingen, toepassingen, kostenanalyse, productspecificaties en vergelijkingen met alternatieve titaniumsoorten.
Overzicht van titanium ti-64 voor 3d printen van metaal
Ti-6Al-4V (graad 5) titaniumlegering levert een optimale balans van sterkte, breuktaaiheid en corrosiebestendigheid in combinatie met bewezen biocompatibiliteit - waardoor het de meest gebruikte materiaalkeuze is voor bedrijfskritische 3D-geprinte metalen onderdelen in verschillende industrieën.
Nu AM opschaalt van prototypes naar serieproductie voor vliegklare luchtvaartonderdelen en patiëntspecifieke implantaten, is Ti-64 het referentiepoeder geworden waarmee nieuwe materialen worden vergeleken.
Het biedt:
- Uitstekende sterkte-gewichtsverhouding
- Hoge hardheid en breuktaaiheid tot 550 MPa
- Vervormbaarheid voor complexe geometrieën
- Biocompatibiliteit en niet-toxiciteit
- Geteste stamboom over decennia
- Beschikbare toeleveringsketen en kostenefficiëntie
Lees verder voor diepgaande technische informatie over poedermetallurgiebenaderingen voor het maken van 3D-geprinte titanium Ti-64 onderdelen.
![Titaan Ti-64 voor 3D afdrukken Metaal 1 titanium ti-64 voor 3d printen van metaal](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/Niobium-Powder.jpg)
Samenstelling en ontwerp van de legering
De titaan Ti-64-legering bestaat voornamelijk uit titaan met toevoegingen van aluminium en vanadium:
Element | Gewicht % | Rol |
---|---|---|
Titaan (Ti) | Balans, ~90% | Corrosiebestendigheid, biocompatibiliteit |
Aluminium (Al) | 5.5-6.75% | Solide oplossingsversterker |
Vanadium (V) | 3.5-4.5% | Fasestabilisator |
Ijzer (Fe) | <0,3% | Verontreinigende stof |
Zuurstof (O) | <0,2% | Verontreinigende stof |
Sporenelementen zoals koolstof, stikstof en waterstof worden geminimaliseerd omdat ze de mechanische eigenschappen aantasten. IJzer- en zuurstofconcentraties worden ook laag gehouden.
Het aluminium stabiliseert de alfa-fase terwijl vanadium bij de juiste warmtebehandeling versterkende bèta-precipitaten vormt. Deze dubbele fasenborgenixatie zorgt voor uitstekende prestaties.
Belangrijkste eigenschappen van Ti-64
- Opbrengststerkte: 880 MPa
- Treksterkte: 950 MPa
- Rek: 14%
- Hardheid: 350 Brinell
- Vermoeidheidslimiet: 500 MPa
- Breuktaaiheid: 75 MPa√m
- Afschuifsterkte: 690 MPa
- Modulus van Young: 115 GPa
- Dikte 4,43 g/cc
- Smeltpunt: 1604°C
Deze eigenschappen zijn sterk afhankelijk van de juiste warmtebehandeling die later wordt besproken. De waarden variëren ook licht tussen draad- en poederbed AM processen, waardoor de parameters aangepast moeten worden.
titanium ti-64 voor 3d printen van metaal Productie
Medische en luchtvaarttoepassingen vereisen strenge controles om defectvrije builds te realiseren, dus de poederproductie volgt strikte specificaties:
Stappen | Details |
---|---|
Ingot gieten | Drievoudig booggesmolten ingot gegoten met strenge chemiecontrole |
Omsmelten | Optionele VAR- of ESR-zuivering voor kritische toepassingen |
Gasverstuiving | Hogedrukontlading van inert argongas vormt fijne druppels |
Zeven | Meerdere classificatiefasen volgens de normen voor deeltjesgrootteverdeling (PSD) |
Conditionering | Uitdroging, mengen, vloeitoevoegingen |
Eindtest | PSD, Hall stroomsnelheid, chemische testen, SEM-beelden |
Verpakking | Vochtbestendige argon gevulde blikken of flessen |
Opvallende kenmerken:
- Sferische deeltjesmorfologie met weinig satellieten
- Vloeibaar poeder zonder klonteren of klonteren
- Gecontroleerde PSD-band met meerderheidsverdeling tussen 15 micron en 45 micron
- Chemische stoffen die voldoen aan ASTM F2924- en F3001-graden
- Consistente batches met herhaalbaarheidsgegevens over grote productievolumes
- Documenten traceerbaarheid naar bron ingot gietstukken
Een dergelijke strenge productiecontrole garandeert betrouwbare defectvrije afdrukken na gevalideerde aanpassingen van de machineparameters.
Toepassingen van titanium ti-64 voor 3d printen van metaal
De biocompatibiliteit van de legering en de hoge sterkte-gewichtsverhouding zijn geschikt voor talloze kritische toepassingen:
Lucht- en ruimtevaart
- Structurele beugels, schotten en landingsgestelonderdelen
- Turbineschoepen en waaiers
- Interieuronderdelen voor vliegtuigen
Medisch & tandheelkundig
- Orthopedische implantaten zoals knie- en heupgewrichten en ruggengraatkooien
- Tandheelkundige abutments en bruggen
- Chirurgische instrumenten die gesteriliseerd moeten worden
Automobiel
- Lichtgewicht zuigers, drijfstang
- Onderdelen voor luxe- en raceauto's, inclusief kleppen
Chemische verwerking
- Corrosiebestendige vloeistofverwerkende onderdelen zoals leidingen, kleppen
- Filters en behuizingen die voldoen aan de voedsel- en farmaceutische normen
3D-geprinte Ti-64 wordt ook steeds meer gebruikt in hoogwaardige industrieën zoals robotica, sportartikelen en thermisch beheer van elektronica, waarbij gebruik wordt gemaakt van ontwerpvrijheid.
Vervolgens gaan we dieper in op populaire poederbedfusietechnieken die worden gebruikt om dit veelzijdige legeringspoeder te verwerken tot bedrijfskritische afgewerkte componenten.
Metaal 3D printen met titanium Ti-64 poeder
Zowel laser- als elektronenstraalpoederbedtechnologieën smelten Ti-64 laag voor laag tot volledige dichtheid over een bouwplaat:
Laserpoederbedfusie (L-PBF)
- Selectief lasersmelten (SLM) en direct metaal lasersinteren (DMLS)
- Gerichte hoogvermogen Yb- of Nd:YAG-vezellasers
- Inerte argonatmosfeer met zuurstofniveaus onder 500 ppm
- Optische monitoring in realtime van smeltpoelen
Elektronenbundel poederbedfusie (E-PBF)
- Krachtige elektronenbundel van 60 kV tot 150 kV in vacuüm
- Ultrasnelle scansnelheden van bundels boven 25.000 mm/sec
- Hoge productiviteit voor kleinere componenten
- Diepere penetratie last titanium gemakkelijker
Voor grotere onderdelen kunnen draadgevoede DED-methoden (directed energy deposition) materiaal toevoegen over basisstructuren. Met meerdere AM-methoden kunnen mechanica en oppervlakteafwerking worden geoptimaliseerd.
Voordelen
- Complexe geometrieën die niet worden ondersteund bij gieten of machinaal bewerken
- Kortere doorlooptijden en lagere kosten in vergelijking met subtractieve stappen
- Minimale materiaalverspilling en buy-to-fly ratio's van meer dan 90%
- Consistente resultaten bij lange bouwprojecten als ze eenmaal zijn ingesteld
- Ontwerpvrijheid maakt prestatieverhoging mogelijk
Om hiervan te profiteren, is een zorgvuldige voor- en nabewerking echter van vitaal belang.
Stappen voor en na de verwerking
Om defectvrije builds te realiseren zijn geïntegreerde protocollen nodig:
Voorbewerking
- Testmatrices voor parameteroptimalisatie op speciale machines
- Bewaking van poedercondities en hergebruik van mengverhoudingen
- Initiële warmtebehandelingen om uniforme deeltjeskarakteristieken te garanderen
- Zorgvuldig nesten en oriënteren van onderdelen op de bouwplaat
Nabewerking
- Onderdelen van plaat verwijderen via draad-EDM / bandzagen
- Uitgebreide downstream bewerking en afwerking
- Heet isostatisch persen (HIP) om interne holtes te elimineren
- Oplos-, verouderings- en stabilisatiewarmtebehandelingen
- Validatietests voor eindkwaliteitsborging
Dergelijke uitgebreide verwerkingscontroles maken het mogelijk om het volledige potentieel van additieve productie met Ti-64 aan te boren en niet alleen te vertrouwen op printers.
Specificaties
Voor batches van Ti-64 legeringen voor medische of luchtvaartgebruikers is certificering vereist:
Parameter | Typische waarden |
---|---|
Chemie per AMS 4928 | Bovenstaande tabel |
Deeltjesgrootteverdeling | D10 20 μm, D50 35 μm, D90 50 μm |
Morfologie | Overwegend bolvormig + satellieten |
Schijnbare dichtheid | 2,7 - 3,2 g/cc |
Tik op dichtheid | 3,2 - 4,0 g/cc |
Stroomsnelheid | 30 - 35 sec voor 50g, Hall trechter |
Zuurstofanalyse aan het oppervlak | < 2000 ppm |
Onzuiverheden | Fe < 3000 ppm, H< 100 ppm |
Op maat zeven in strakkere banden is mogelijk, maar verhoogt de kosten. Het afstemmen van de AM-machineparameters van de klant en goedgekeurde kwaliteitscontroles zorgen voor herhaalbaarheid van prestaties bij productietaken.
titanium ti-64 voor 3d printen van metaal Beschikbaarheid en kostenanalyse
Ti-6Al-4V van ruimtevaartkwaliteit heeft een hogere kostprijs dan standaard Ti-kwaliteiten dankzij gespecialiseerd smelten, strenge QC-tests en poedervormengineering:
Product | Hoeveelheid | Prijsbereik |
---|---|---|
Ti-64 R&D-poeder | 0,5 kg | $500+ |
Ti-64 prototypeerpoeder | 10 kg | $150+ per kg |
Ti-64 Productiepoeder | 1000+ kg | $50+ per kg |
De kosten blijven aan de hoge kant, maar blijven verbeteren naarmate AM het gebruik van de Ti-64 legering opschaalt, waardoor de schaal van de productie geoptimaliseerd kan worden. Kleine R&D-monsters kunnen nu worden gekocht zonder MOQ's, maar productieopdrachten vereisen orderprognoses.
Ti-64 vs. alternatieve titaniumlegeringen vergelijken
Hoewel Ti-64 het breedst wordt toegepast, wedijveren andere kwaliteiten nu als alternatieve AM-opties:
Legering | Kracht | Ductiliteit | Oxidatie weerstand | Kosten |
---|---|---|---|---|
Ti-64 (Ti-6Al-4V) | Heel hoog | Medium | Medium | $$$ |
Ti-5553 (Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr) | Heel hoog | Medium | Beter | $$$ |
Ti-1023 (Ti-10V-2Fe-3Al) | Hoog | Hoger | Goed | $$ |
Ti-48Al-2Cr-2Nb (Ti4822) | Medium | Broos | Beste | $$$$ |
De belangrijkste voordelen van conventionele Ti-64 zijn:
- Bewezen materiaalstamboom van meer dan 30 jaar
- Gladdere oppervlakteafwerkingen in AM-gebouwen
- Vastgestelde warmtebehandelingsprotocollen
- Toelaatbare gegevens voor ontwerpkwalificatie
- Gemakkelijk verkrijgbaar met concurrerend aanbod
Beperkingen van Ti-64:
- Niet het absoluut sterkste titanium
- Gevoelig voor thermische oxidatie zonder controles
- Uitgebreid heet isostatisch persen (HIP) vereist
Elk van de beschreven afwegingen helpt dus bij het selecteren van geoptimaliseerde kwaliteiten voor de vereisten van de toepassing.
![Titanium Ti-64 voor 3D printen van metaal 8 titanium ti-64 voor 3d printen van metaal](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/AlSi50.jpg)
Samenvatting
Additive manufacturing geeft ingenieurs ongekende vrijheid om hoogwaardige titanium Ti-64 componenten te ontwerpen die ongeëvenaard zijn door oudere technieken. Door opkomende digitale mogelijkheden te combineren met uitgebreide materiaalgegevens die meer dan 30 jaar zijn gevalideerd in de ruimtevaart en medische toepassingen, kunnen ingenieurs innovatieve nieuwe 3D-geprinte geometrieën gebruiken die de voordelen van Ti-64 benutten met minder kwalificatierisico. Zorgvuldige controles blijven echter van vitaal belang bij de poederproductie, opslag, metaal-AM verwerking en nabehandelingen om het volledige potentieel van deze veelzijdige hoogsterkte legering te benutten.
Delen op
Facebook
Twitteren
LinkedIn
WhatsAppen
E-mail
MET3DP Technology Co, LTD is een toonaangevende leverancier van additieve productieoplossingen met hoofdkantoor in Qingdao, China. Ons bedrijf is gespecialiseerd in 3D printapparatuur en hoogwaardige metaalpoeders voor industriële toepassingen.
Onderzoek om de beste prijs en een op maat gemaakte oplossing voor uw bedrijf te krijgen!
gerelateerde artikelen
Over Met3DP
Video afspelen
Recente update
Ons product
NEEM CONTACT MET ONS OP
Nog vragen? Stuur ons nu een bericht! Na ontvangst van uw bericht behandelen wij uw verzoek met een heel team.
![metalen 3dp-logo klein](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/metal-3dp-logo-small.png)
Metaalpoeders voor 3D printen en additieve productie
BEDRIJF
PRODUCT
contact informatie
- Qingdao-stad, Shandong, China
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731