Molybdeen Titanium Poeders

Overzicht van molybdeen-titaanpoeders

molybdeen titaanpoeder verwijzen naar fijne metaaldeeltjes van elk element die geproduceerd worden via verstuivingsprocessen. Ze vertonen een hoge sterkte, hardheid en hittebestendigheid.

De poeders worden afzonderlijk of als mengsels gebruikt voor de productie van hoogwaardige legeringen. Hun gecontroleerde deeltjesgrootteverdeling maakt het mogelijk om complexe bijna-netvormige componenten op te bouwen uit lagen tijdens metaal 3D printen.

Enkele belangrijke eigenschappen van molybdeen- en titaanpoeders:

Molybdeen Poeder

• Uitstekende kruipweerstand en stabiliteit bij hoge temperaturen
• Lage thermische uitzettingscoëfficiënt
• Hoge hardheid en slijtvastheid
• Gebruikt als legeringsadditie om staal en superlegeringen te versterken

Titanium Poeder

• Extreem sterk en toch licht als constructief metaal
• Uitstekende corrosieweerstand
• Biocompatibel voor medische implantaten
• Reactief en vereist gecontroleerde verwerking

Gemengde/gelegeerde poeders

• Combineer de heilzame eigenschappen van elk element
• Maakt aangepaste materiaalprestaties mogelijk
• Vereist geoptimaliseerde 3D printparameters

Door de samenstelling via AM te manipuleren, kunnen innovatieve legeringen worden gemaakt met superieure eigenschappen die geschikt zijn voor extreme omgevingen.

Soorten molybdeen- en titaniumpoeder

Molybdeen- en titaanpoeders zijn commercieel verkrijgbaar in verschillende soorten voor metaaladditieve productie:

Poeder variant	Kenmerken	Typische toepassingen
Molybdeen	Zuivere en gelegeerde soorten	AM van moly-legeringen, katalysatoren
Titaan Ti-6Al-4V	Ruimtevaartlegering	Draagconstructies
Titaan Ti-6Al-7Nb	Biocompatibele alfa-beta legering	Medische implantaten, protheses
Mo-Ti elementaire mengsels	Aangepaste legeringssamenstellingen	Geavanceerde technische toepassingen
Mo-Ti meesterlegeringen	Voorgelegeerde mengsels	Vereenvoudigde AM-verwerking

In hun elementaire vorm biedt molybdeen hardheid bij hoge temperaturen, terwijl titanium bijdraagt aan sterkte en corrosiebestendigheid. Door beide te combineren via AM kunnen innovatieve legeringen worden gemaakt met betere algemene prestaties.

Samenstelling/legeringen

Molybdeen- en titaanpoeders hebben de volgende nominale samenstellingen:

Molybdeen Poeder

Element	Samenstelling bereik
Molybdeen (Mo)	99% en hoger
Zuurstof (O)	Maximaal 0,01%
Koolstof (C)	Maximaal 0,01%
Ijzer (Fe)	Maximaal 0,01%
Andere metalen	Maximaal 0,01%

Een hoge zuiverheid is nodig voor de reproduceerbaarheid tijdens AM en downstreamverwerking. Verontreiniging kan de materiaaleigenschappen negatief beïnvloeden.

Titaan Ti-6Al-4V

Element	Gewicht %
Titaan (Ti)	Evenwicht
Aluminium (Al)	5.5-6.75
Vanadium (V)	3.5-4.5
Ijzer (Fe)	< 0.3
Zuurstof (O)	<0.2
Andere metalen	<0,1

Kleine hoeveelheden legeringstoevoegingen van aluminium en vanadium verbeteren de sterkte van titanium aanzienlijk voor dragende lichtgewicht constructies.

Voor gemengde Mo-Ti poeders kunnen de relatieve verhoudingen gevarieerd worden van 100% Mo tot 100% Ti om aangepaste legeringen te maken. Door zowel elementaire als voorgelegeerde gemengde poeders te gebruiken, biedt de onbeperkte vrijheid van samenstellingen de mogelijkheid om via AM tot nu toe onontgonnen legeringen te ontwikkelen.

Eigenschappen van molybdeen titaanpoeder

Molybdeen Poeder

Fysieke eigenschappen
Dikte	10,22 g/cm3
Smeltpunt	2610°C
Warmtegeleiding	138 W/mK
Elektrische weerstand	5,5 μΩ-cm
Uitzettingscoëfficiënt	5,3 μm/m-°C

Mechanische eigenschappen
Hardheid	~300 HV
Ultieme treksterkte	600-800 MPa
Opbrengststerkte (0,2% offset)	500+ MPa
Verlenging	30-50%
Elasticiteitsmodulus	325 GPa

Met molybdeenpoeder kunnen extreem harde en hittebestendige legeringen worden gemaakt met AM-technieken. De onderdelen behouden hun hoge sterkte in oxiderende, corrosieve en wrijvingsslijtageomstandigheden bij verhoogde temperaturen van meer dan 1000 °C.

Titanium Ti-6Al-4V poeder

Fysieke eigenschappen	Waarden
Dikte	4,43 g/cm3
Smeltpunt	1604-1660°C
Warmtegeleiding	7,2 W/mK
Elektrische weerstand	170 μΩ-cm
Coëfficiënt van thermische uitzetting	8,6 μm/m-°C

Mechanische eigenschappen	Zoals gebouwd	Gegloeid
Treksterkte	1050 MPa	950 MPa
Opbrengststerkte (0,2% offset)	900 MPa	850 MPa
Verlenging	~15%	~20%
Hardheid	~350 HV	~300 HV

Door de goede balans tussen hoge sterkte en behoorlijke vervormbaarheid is dit een zeer populaire legering voor de lucht- en ruimtevaart voor kritieke gedrukte onderdelen in raketmotoren, vliegtuigrompen en turbines.

Door molybdeen- en titaanpoeders in verschillende verhoudingen te mengen, kan een combinatie van hun eigenschappen worden gerealiseerd in aangepaste legeringen.

Applications of Molybdenum Titanium Powders

Toepassingsgebied	Hefboomeffecten	Voorbeelden
Ruimtevaart en defensie	High strength-to-weight ratio, excellent heat resistance	– Aircraft engine components (disks, blades) <br> – Missile casings – Heat shields
Biomedisch	Biocompatible, good corrosion resistance, high strength	– Orthopedic implants (hip replacements, knee joints) - Tandheelkundige implantaten – Surgical instruments
Chemische verwerking	Corrosion resistance, good machinability	– Chemical reactors and vessels – Heat exchangers – Agitator shafts
Elektronica en elektronica	High electrical conductivity, good thermal stability	– Electrical contacts and connectors – High-power resistors – Electrodes for electrical discharge machining (EDM)
Additieve productie	Tailorable properties, complex geometries possible	– Lightweight, high-performance components for aerospace and automotive – Biocompatible implants with customized structures – Complex heat exchangers for efficient thermal management

Specificaties van molybdeen-titaanpoeders

Molybdeen- en titaanpoeders moeten voldoen aan exacte chemische eisen en strenge kwaliteitsspecificaties voor gebruik bij additieve productie volgens industriestandaards:

Chemische zuiverheidsnormen

Poederkwaliteit	Standaard
Molybdeen	ASTM B393
Titaan Ti-6Al-4V	ASTM F2924
Titaan Ti-6Al-7Nb	ASTM F3001

Typische Poeder Eigenschappen

Attribuut	Vereisten	Testmethoden
Deeltjesvorm	Overwegend bolvormig	SEM-beeldvorming volgens ASTM B822
Schijnbare dichtheid	2 tot 5 g/cc	MPIF 04 of ASTM B212
Stroomsnelheid	>30 sec voor Hall flow test	ASTM B213
Deeltjesgrootteverdeling	D10, D50, D90 geoptimaliseerd voor AM-proces	ASTM B822
Verlies bij gloeien (LOI)	Laag zuurstof/stikstofgehalte	Analyse van inertgasfusie
Microstructuur	Defectvrij, geen satellieten	SEM bij hoge vergrotingen

De vereisten zijn gericht op het garanderen van uniform smeltgedrag, foutloos bouwen en reproduceerbare eigenschappen van het eindproduct.

Wereldwijde leveranciers

Veel gevestigde fabrikanten leveren molybdeen- en titaniumpoeders voor AM-toepassingen:

Molybdeen Poeder

Bedrijf	Merknamen	Productie methode
H.C. Starck	ma	Elektrolytisch
Molymet	PureMo	Waterstofreductie
Plansee	MolyPowder	Vermindering van calcium
Wolfraam uit het Middenwesten	TeroMoly	Vermindering van calcium

Titanium Poeder

Bedrijf	Aangeboden rangen	Productie methodes
AP&C	Ti-6Al-4V, andere ti-legeringen	Plasma-verneveling
Timmerman additief	Ti-6Al-4V	Plasma-verneveling
Sandvik	Ti6Al4V ELI, Ti6Al4V ELI-0406	Plasma-verneveling
Tekna	Ti-6Al-4V, Ti 6Al-7Nb	Plasma-verneveling
TLS-techniek	Ti6Al4V, Ti6Al4V ELI, Ti Kwaliteit 23	Gas, plasmaverneveling

Zowel gevestigde metaalpoederproducenten als gespecialiseerde AM-poederfabrikanten leveren deze materialen volgens veeleisende industriespecificaties.

Prijzen van molybdeen titaanpoeder

Als veelgebruikte materialen in metal AM zijn er gepubliceerde prijsindicatoren voor molybdeen- en titaanpoeders beschikbaar:

Molybdeen Poeder

Deeltjesgrootte	Prijsbereik
10-45 µm	$40 - $60 per kg
15-53 μm	$50 - $70 per kg
Aangepaste maten	> $100 per kg

Titanium Ti-6Al-4V poeder

Deeltjesgrootte	Prijsbereik
15-45 µm	$150 - $450 per kg
45-100 μm	$100 - $350 per kg
Aangepaste maten	> $500 per kg

Prijzen zijn afhankelijk van de kwaliteitsklasse, lotgrootte, distributiebereik, plasma vs. gasverstuiving en inkoopvolume. Prijzen voor grote hoeveelheden en contracten worden meestal rechtstreeks met de leveranciers onderhandeld.

Voor- en nadelen van molybdeen- en titaniumlegeringen uit AM

Functie	Molybdenum Alloys (AM)	Titanium Alloys (AM)
Kracht	Very high strength and creep resistance at elevated temperatures. Ideal for high-performance applications in aerospace and energy sectors.	Excellent strength-to-weight ratio. Lighter than steel but offers comparable strength, making them valuable in aerospace, automotive, and biomedical fields.
Gewicht	Relatively dense compared to titanium, but still lighter than many other high-performance metals.	Significantly lighter than steel, offering substantial weight reduction benefits in applications where weight is critical.
Corrosieweerstand	Generally good corrosion resistance, particularly in reducing environments. However, can be susceptible to oxidation at high temperatures.	Outstanding corrosion resistance in various environments, including seawater and human body fluids. A preferred material for marine applications and biomedical implants.
Biocompatibiliteit	Limited biocompatibility due to potential release of molybdenum ions in the body. Not ideal for most medical implants.	Excellent biocompatibility, making them well-suited for implants and prosthetics.
Prestaties bij hoge temperaturen	Maintains strength and creep resistance at high temperatures, enabling use in hot sections of jet engines and other extreme environments.	Can maintain good mechanical properties at elevated temperatures, but not to the same extent as molybdenum alloys.
Warmtegeleiding	Very good thermal conductivity, allowing for efficient heat dissipation in high-temperature applications.	Moderate thermal conductivity, lower than molybdenum but sufficient for many applications.
Additive Manufacturing (AM) Printability	Molybdenum powder can be challenging to process due to its high melting point and reactivity. Requires specialized AM techniques like Electron Beam Melting (EBM).	More readily printable using various AM techniques like Selective Laser Melting (SLM) and Electron Beam Melting (EBM). Powder characteristics and printability can vary depending on the specific titanium alloy.
Kosten	Molybdenum is a relatively abundant element, but the AM process can be expensive due to specialized equipment and handling requirements.	Titanium itself is a more expensive element than molybdenum. However, advancements in AM technology are bringing down the cost of titanium parts.
Oppervlakteafwerking	AM-produced molybdenum parts can have a rough surface finish, requiring additional post-processing steps.	AM titanium parts can achieve a good surface finish depending on the specific AM process and parameters used.
Toepassingen	– High-temperature components in jet engines and rocket engines – Heat exchangers – Molybdenum crucibles for high-temperature melting processes	– Aerospace components (aircraft parts, landing gear) – Biomedical implants (knee replacements, hip joints) – Automotive parts (connecting rods, suspension components) – Sporting goods (golf clubs, bicycle frames)

Hoe worden molybdeen- en titaniumpoeders gemaakt?

Geavanceerde gasatomisatieprocessen produceren de fijne metaalpoeders met nauwkeurige controle over kritieke kenmerken zoals deeltjesvorm, groottebereik en chemische zuiverheid.

Gasverstuiving

Hoogzuivere ingots worden inductief gesmolten in een inerte atmosfeer en de vloeibare metaalstroom wordt in gespecialiseerde verstuivingsvaten gegoten. Krachtige argon- of stikstofgasstralen verstuiven het metaal in fijne druppeltjes die snel stollen tot poeder.

Door de gasstroomparameters en koelsnelheden te optimaliseren, worden bolvormige deeltjes met de gewenste deeltjesgrootteverdeling verkregen. Het poeder wordt vervolgens gezeefd in verschillende grootteklassen die nodig zijn voor verschillende AM-processen.

Extra verwerking

Er kunnen verdere stappen worden ondernomen om de poedereigenschappen te verbeteren: ontgassen om het zuurstofgehalte te verlagen, gloeien om de interne spanningen als gevolg van snelle stolling te verminderen en mengen met andere poederfracties om specifieke afmetingen te verkrijgen.

De poeders worden uiteindelijk verpakt onder inerte atmosfeer om oxidatie te voorkomen voordat ze naar de klant worden verzonden. Behandelings- en opslagprotocollen voorkomen vochtabsorptie of besmetting tijdens downstream metaal AM-verwerking.

Binder Jetting vs. poederbedfusie van molybdeen en titanium

Molybdeen- en titaanlegeringen kunnen worden geprint met zowel binder jetting als poederbedfusie:

Aspect	Binder jetting	Poederbedfusie
Bouwmethode	Vloeibare bindmiddelen	Laser/e-beam smelten
Resolutie	~100 μm	~50 μm
Porositeit	Hoger, vereist infiltratie	Lager, dichtheid 99%+
Oppervlakteafwerking	Ruw, moet bewerkt worden	Matig, moet mogelijk worden afgewerkt
Mechanische eigenschappen	Laag, varieert door deel	Hoger, meer uniform
Dimensionale nauwkeurigheid	±0.3% met krimp	±0,1% of beter
Nabewerking	Ontbinden, sinteren, HIP	Steunverwijdering, warmtebehandeling
Bouwgrootte	Industriële schaal	Kleinere kamers
Tijdsvereisten	Dagen	Uren tot 1-2 dagen
Economie	Lagere onderdeelkosten, hoger volume	Lager volume, dure hardware

Binder jetting is geschikt voor conceptmodellen vanwege de snelheid en lage kosten. Poederbedfusie creëert high-fidelity eindproducten met superieure eigenschappen.

Molybdeen Titanium Legeringen - Vooruitzichten

Functie	Beschrijving	Voordelen	Potential Challenges
Superieure mechanische eigenschappen	Molybdenum (Mo) strengthens titanium (Ti), creating alloys with exceptional strength-to-weight ratio, high creep resistance (resistance to deformation under stress at high temperatures), and good fatigue strength (resistance to failure under cyclic loading).	– Ideal for applications requiring lightweight yet robust components, particularly at elevated temperatures. – Enables efficient designs due to less material needed for the same level of strength compared to heavier alternatives.	– Molybdenum addition can reduce the alloy’s ductility (ability to deform plastically), potentially limiting its formability for complex shapes. – The processing of these alloys can be complex and require specialized techniques, potentially impacting cost-effectiveness.
Enhanced High-Temperature Performance	Molybdenum’s high melting point elevates the maximum service temperature of Ti-Mo alloys compared to unalloyed titanium.	– Enables their use in environments with extreme heat, such as jet engines, rocket components, and high-performance furnaces. – Provides extended component lifespan in demanding thermal applications.	– Oxidation resistance, the ability to resist reacting with oxygen at high temperatures, can be a concern for some Ti-Mo alloys. Research is ongoing to improve their oxidation behavior through alloying additions or surface treatments.
Electrical Conductivity Applications	Certain Ti-Mo alloys, particularly those with a higher Mo content, exhibit good electrical conductivity.	– Useful for applications requiring electrical current transmission, such as electrodes, electrical contacts, and high-power resistors. – Offers a potential material alternative to traditional conductors like copper in specific scenarios.	– The electrical conductivity of Ti-Mo alloys might not always match that of pure copper, requiring careful material selection based on the specific application’s needs. – Brittle behavior at low temperatures can limit their use in cryogenic applications.
Emerging Additive Manufacturing Potential	The development of Ti-Mo alloy powders compatible with additive manufacturing techniques like 3D printing opens new possibilities for complex component design and lightweight structures.	– Enables creation of intricate geometries and lattice structures, potentially leading to weight reduction and improved performance. – Offers greater design freedom compared to traditional manufacturing methods.	– Powder production and printability optimization for Ti-Mo alloys are ongoing research areas. – Ensuring consistent material properties and quality control throughout the additive manufacturing process requires further development.
Market Growth and Development	The global market for Ti-Mo alloys is projected to experience steady growth due to increasing demand in aerospace, biomedical, and energy sectors.	– Rising demand for lightweight and high-performance materials in these industries drives market expansion. – Technological advancements in processing and production methods can further improve cost-effectiveness and broaden application potential.	– Competition from established materials like aluminum and high-performance steels can limit market share in certain sectors. – Fluctuations in the prices of molybdenum and titanium can impact the overall cost of Ti-Mo alloys.

Veelgestelde vragen

V: Waar wordt molybdeen voor gebruikt?

A: Met uitstekende eigenschappen bij hoge temperaturen wordt molybdeen veel gebruikt als legeringsadditie om hittebestendig staal en superlegeringen te versterken die worden gebruikt in de ruimtevaart, energieopwekking, ovenbouw, raketonderdelen en andere veeleisende toepassingen.

V: Is molybdeen giftig?

A: Elementair molybdeen en molybdeenlegeringen hebben over het algemeen een lage toxiciteit en zijn veilig voor technisch gebruik. Sommige molybdeenverbindingen kunnen echter bij langdurige inademing potentiële kankerverwekkende effecten hebben, waardoor het gebruik van beschermende uitrusting tijdens het werken met en het machinaal bewerken van molybdeen gerechtvaardigd is.

V: Is titanium duur?

A: Titaanlegeringen hebben hogere grondstofkosten dan staal en aluminiumlegeringen. Echter, met een buy-to-fly ratio die de 1 benadert voor AM-fabricage, kunnen de kosten van afgewerkte titanium onderdelen voordelig zijn voor industrieën zoals de lucht- en ruimtevaart die bereid zijn om nieuwe technologieën en ontwerpen toe te passen.

V: Waarom is titanium ideaal voor implantaten?

A: De biocompatibiliteit van titaanlegeringen in combinatie met hun hoge sterkte-gewichtsverhouding maakt ze ideaal voor het vervangen van menselijk bot. De elasticiteitsmodulus kan dichter bij die van bot worden gebracht door legeringen met biocompatibele bètastabilisatoren zoals Nb en Ta voor een langere levensduur van lastdragende implantaten.

V: Welk 3D printproces wordt gebruikt voor molybdeen en titanium?

A: Voor hoogwaardige onderdelen voor eindgebruik worden voornamelijk poederbedfusietechnieken zoals selectief lasersmelten (SLM) en elektronenbundelsmelten (EBM) gebruikt. Door de hittebron op hoge temperatuur wordt een bijna volledige dichtheid bereikt met superieure eigenschappen die geschikt zijn voor technische toepassingen.

V: Waarom molybdeen mengen met titaniumpoeder?

A: Molybdeen verbetert de hardheid bij hoge temperaturen, kruipweerstand en gereedschapsstaalachtige eigenschappen, terwijl titanium bijdraagt aan een uitstekende corrosiebestendigheid en een lage dichtheid. Samen vormen op maat gemaakte legeringen, gemaakt door hun poeders direct te mengen met behulp van AM, de ideale combinatie voor geavanceerde toepassingen.

ken meer 3D-printprocessen