Beste Ti-6Al-4V-poeder (TC4-poeder) voor additieve productie

Overzicht van TC4-poeder

TC4 behoort tot het tweefasige α+β titaniumlegeringssysteem. Het aluminium stabiliseert de alfafase, terwijl vanadium een bètastabilisator is. Dit resulteert in een goede balans tussen sterkte, ductiliteit en hoge temperatuureigenschappen.

De belangrijkste kenmerken van TC4-poeder zijn onder meer:

• Hoge sterkte-gewichtsverhouding
• Uitstekende vermoeiingssterkte en breuktaaiheid
• Goede kruipweerstand bij hogere temperaturen
• Uitstekende corrosiebestendigheid
• Verkrijgbaar in verschillende deeltjesgrootteverdelingen

TC4-poeder is een uitstekende keuze gebleken voor het verminderen van het gewicht en het verbeteren van de prestaties in de lucht- en ruimtevaart, de automobielsector, de medische sector en andere veeleisende toepassingen.

Samenstelling van TC4-poeder

TC4-poeder heeft de volgende nominale samenstelling:

De hoeveelheid aluminium en vanadium kan worden geoptimaliseerd om de gewenste mechanische eigenschappen te bereiken. Onzuiverheidsniveaus van zuurstof, stikstof en koolstof worden geminimaliseerd.

Eigenschappen van TC4-poeder

De belangrijkste eigenschappen van TC4-poeder zijn onder meer:

De eigenschappen zoals een hoge sterkte-gewichtsverhouding, vermoeidheidsweerstand, kruip- en corrosieweerstand maken TC4 geschikt voor kritische toepassingen in verschillende industrieën.

Productiemethode voor TC4-poeder

TC4-poeder kan worden geproduceerd via methoden zoals:

• Gasverstuiving – Inerte gasstraal onder hoge druk die wordt gebruikt om gesmolten TC4-legering te verstuiven, wat resulteert in bolvormige poederdeeltjes.
• Plasma-roterend elektrodeproces – Centrifugale desintegratie van een snel roterende stroom gesmolten metaal produceert bolvormig poeder.
• Hydride-dehydrideproces – Titaanhydride wordt ontleed om fijn titaniumpoeder op te leveren dat vervolgens wordt gemengd met andere elementaire poeders.

Gasverneveling biedt uitstekende controle over poedereigenschappen zoals deeltjesgrootteverdeling, morfologie en vloeibaarheid.

Toepassingen van TC4-poeder

TC4-poeder wordt vaak gebruikt in:

• Additieve productie – Selectief lasersmelten om lichtgewicht structurele onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart en de automobielsector te produceren.
• Metaal spuitgieten – Om kleine, complexe netvormige componenten te vervaardigen, zoals bevestigingsmiddelen, schakels en chirurgische instrumenten.
• Thermische spuitcoatings – Toegepast via plasma- of HVOF-spuiten om slijtvastheid/corrosiebestendigheid te bieden in maritieme, olie- en gas- en biomedische toepassingen.
• Poeder-Metallurgie – Persen en sinteren om onderdelen met hoge sterkte te creëren, zoals compressor- en turbinebladen.

Specificaties van TC4 Poeder

TC4-poeder is verkrijgbaar in verschillende groottes, vormen en zuiverheidsniveaus:

• Deeltjesgrootte: Van 15-45 μm voor AM-methoden, tot 100 μm voor thermische spuitprocessen.
• Morfologie: Bijna bolvormige poedervorm zorgt voor een optimale vloei en pakkingsdichtheid.
• Puurheid: Van commerciële zuiverheid tot hoge zuiverheidsniveaus op basis van onzuiverheidslimieten en procesvereisten.
• Zuurstofinhoud: Niveaus bleven voor de meeste toepassingen onder de 2000 ppm.
• Stroomsnelheid: Poeder aangepast voor uitstekende stroomsnelheden boven 25 s/50 g.

Wereldwijde leveranciers van TC4-poeder

Enkele van de belangrijkste wereldwijde leveranciers van TC4-poeder zijn onder meer:

• AP&C (Canada)
• TLS Technik (Duitsland)
• Tekna (Canada)
• Sandvik Visarend (VK)
• Geavanceerde poeders (VS)
• CNPC Poedergroep (China)

Deze bedrijven produceren verschillende soorten TC4-poeder, op maat gemaakt voor additieve productie, thermisch spuiten, poedermetallurgie en andere toepassingen.

Prijzen van TC4-poeder

TC4-poeder is hoger geprijsd dan staal en nikkellegeringen:

• Hoeveelheid – $100-150 per kg voor bulkbestellingen boven 500 kg. Kleinere hoeveelheden zijn aanzienlijk duurder geprijsd.
• Kwaliteit – Zeer zuiver, bolvormig poeder vervaardigd onder streng gecontroleerde omstandigheden met behulp van geavanceerde processen, vereist premium prijzen.
• Leverancier – Grote mondiale leveranciers bieden kostenvoordelen ten opzichte van kleinere fabrikanten vanwege hogere productievolumes.
• Geografie – Prijzen variëren per regio, waarbij Europa en Noord-Amerika duurdere markten zijn in vergelijking met Azië.

Voor kritische toepassingen moeten kopers zich bij de inkoop van TC4-poeder concentreren op kwaliteit in plaats van op de laagste kosten.

Opslag en behandeling van TC4-poeder

TC4-poeder vereist zorgvuldige opslag en hantering:

• Moet worden opgeslagen in afgesloten containers onder inert gas zoals argon om oxidatie te voorkomen.
• Vermijd ophoping van fijn poeder om het risico op stofexplosies te minimaliseren.
• Gebruik de juiste PBM, ventilatie, aarding en veiligheidspraktijken tijdens het hanteren van poeder.
• Voorkom contact tussen poeder en ontstekingsbronnen vanwege ontvlambaarheidsgevaar.
• Volg de toepasselijke veiligheidsrichtlijnen van het veiligheidsinformatieblad van de leverancier.

Voorzichtigheid is geboden bij het hanteren van dit reactieve fijne titaniumlegeringspoeder.

Inspectie en testen van TC4-poeder

Belangrijke kwaliteitscontroletests uitgevoerd op TC4-poeder:

• Chemische analyse met behulp van ICP-OES of XRF om ervoor te zorgen dat de samenstelling aan de specificaties voldoet.
• Deeltjesgrootteverdeling met behulp van laserdiffractie volgens de ASTM B822-standaard.
• Morfologieanalyse door middel van SEM-beeldvorming.
• Meting van het poederdebiet met behulp van een Hall-debietmeter volgens de ASTM B213-norm.
• Dichtheidsmeting door heliumpycnometrie.
• Onzuiverheidsanalyse door middel van inertgasfusie of ICP-MS.
• Karakterisering van de microstructuur door röntgendiffractie.

Grondig testen garandeert batchconsistentie en poederkwaliteit voor de beoogde toepassing.

Vergelijking tussen TC4- en Ti6Al4V-poeders

TC4 en Ti6Al4V zijn twee titaniumlegeringspoeders vergeleken:

TC4 biedt een hogere sterkte, terwijl Ti6Al4V een betere ductiliteit biedt. TC4 is ondanks hogere kosten geschikt voor veeleisende toepassingen.

Veelgestelde vragen over TC4-poeder

Vraag: Hoe wordt TC4-poeder geproduceerd?

A: TC4-poeder wordt commercieel geproduceerd met behulp van gasverneveling, een plasmaroterend elektrodeproces en een hydride-dehydrideproces. Gasverneveling biedt de beste controle over de deeltjeskarakteristieken.

Vraag: Wat zijn de belangrijkste toepassingen van TC4-poeder?

A: De belangrijkste toepassingen van TC4-poeder zijn onder meer additieve productie, thermische spuitcoatings, metaalspuitgieten en poedermetallurgie om lichtgewicht structurele onderdelen met hoge sterkte te vervaardigen.

Vraag: Wat is de typische TC4-poedergrootte die wordt gebruikt voor selectief lasersmelten?

A: Voor het SLM-proces is het ideale TC4-poedergroottebereik 15-45 micron met een bolvormige morfologie en een goede poederstroom en pakkingsdichtheid.

Vraag: Vereist TC4-poeder speciale voorzorgsmaatregelen bij het hanteren?

A: Ja, het is zeer reactief en vereist zorgvuldige omgang in een inerte atmosfeer met goede ventilatie, aarding en PBM's om brand- of explosiegevaar te voorkomen.

Vraag: Waar kan ik TC4-poeder kopen dat geschikt is voor ruimtevaarttoepassingen?

A: Voor lucht- en ruimtevaartonderdelen die een hoge sterkte nodig hebben, kan TC4-poeder worden gekocht bij toonaangevende fabrikanten, waaronder AP&C, TLS Technik, Tekna, Sandvik Osprey en Advanced Powders.