Poeder van titaniummetaal
Inhoudsopgave
titanium metaalpoeder Metallurgie maakt het mogelijk om geavanceerde lichtgewicht structurele onderdelen te maken die een hoge specifieke sterkte, corrosiebestendigheid en biocompatibiliteit combineren. Deze gids behandelt de productiemethoden, eigenschappen, legeringsstrategieën, toepassingen, specificaties, prijzen en vergelijkingen met alternatieve metalen. Het bevat ook onderzoeksrichtingen en aanbevelingen van experts voor het verwerken van titaniumpoeder voor optimale eigenschappen.
Overzicht
De belangrijkste eigenschappen maken titaniummetaalpoeder bruikbaar in verschillende industrieën, van lucht- en ruimtevaart tot de medische sector:
- Hoogste sterkte-gewichtsverhouding van alle metalen
- Volledig biocompatibel en niet giftig
- Bestand tegen zout water, aquatische en fysiologische corrosie
- Thermisch inert van cryogene tot 600°C temperaturen
- Kneedbaarder dan concurrerende legeringen met hoge sterkte
- Geschikt voor 3D printen met poederbedfusie
- Maakt lichtgewicht composieten en versterkte constructies mogelijk
De voortdurende ontwikkelingen op het gebied van titanium poedermetallurgie maken nu grotere geprinte onderdelen mogelijk voor orthopedische implantaten, onderdelen voor de ruimtevaart, autosystemen en veel algemene technische toepassingen die de intrinsieke voordelen van titanium benutten.
![Titaanmetaalpoeder 1 titanium metaalpoeder](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/17-4PH-Stainless-Steel-Powder.jpg)
Poeder van titaniummetaal Samenstelling
Commercieel zuiver titanium bestaat uit >99% titanium met weinig zuurstof en ijzerverontreinigingen:
Element | Gewicht % | Rol |
---|---|---|
Titaan (Ti) | 99.5%+ | Corrosiebestendigheid, sterkte |
Zuurstof (O) | <0,20% | Verontreiniging - vermindert vervormbaarheid |
Ijzer (Fe) | <0,30% | Verontreiniging - vermindert de corrosiebestendigheid |
Stikstof (N) | <0,03% | Verontreiniging - veroorzaakt verbrossing |
Koolstof (C) | <0,10% | Verontreinigende stof - vermindert de hechting |
Door de hoge reactiviteit van titanium komt het in de natuur nooit in zuivere vorm voor. Maar als het eenmaal geëxtraheerd en gezuiverd is tot poeder, vertoont het uitzonderlijke eigenschappen die geschikt zijn voor de productie van hoogwaardige onderdelen.
Kenmerken en eigenschappen
- Hoog treksterkte - 490 MPa
- Dichtheid - 4,5 g/cm3
- Smeltpunt - 1668°C
- Thermische uitzetting - 8,6 μm/(m.K)
- Elektrische weerstand - 420 nΩ.m
- Warmtegeleiding - 21,9 W/(m.K)
- Paramagnetisch zonder biotoxiciteit
- Uitstekende biocompatibiliteit
Deze eigenschappen zijn sterk afhankelijk van onzuiverheidscontroles tijdens de poederproductiefasen, zoals hieronder beschreven.
Productiemethoden voor titaniumpoeder
Armstrong-proces
- Reduceren van titanium tetrachloride met natrium/magnesium onder inerte atmosfeer
- Maakt poeder met lage interstitiële elementen geschikt voor additieve productie
Hydride-Dehydride (HDH) proces
- Meest gebruikte methode om titanium spons om te zetten in bolvormig poeder
- Lagere kosten maar hogere zuurstofopname die optimalisatie vereist
Stappen | Details |
---|---|
Grondstof | Titanium staaf of spons |
Hydriding | Proces waarbij Ti reageert met waterstof om bros TiH2 te maken |
Frezen | Hydride breken tot fijne poederdeeltjes |
Ontzwellend | Waterstof voorzichtig verwijderen uit TiH2 |
Conditionering | Uitdroging, mengen, aanpassing van de deeltjesgrootteverdeling |
Eindtest | Chemische analyses, deeltjesgrootteverdeling, morfologiecontroles |
Belangrijkste kenmerken:
- Deeltjesgrootte afgestemd tussen 15 micron tot 150 micron
- Bijna bolvormige morfologieën met enkele satellieten
- Gecontroleerde lage zuurstof- en stikstofonzuiverheidsniveaus
- Minimale oxidatie van het oppervlak met stabilisatiewarmtebehandelingen
- Chemisch mengen op maat mogelijk door hydride poeders te mengen
In het volgende gedeelte worden enkele benaderingen belicht om titaniumpoeder te consolideren tot onderdelen en componenten voor eindgebruik.
Toepassingen met Poeder van titaniummetaal
Additieve productie
- Complexe geometrieën 3D printen met laser-poederbedfusie
- Lucht- en ruimtevaart en medische implantaten zoals orthopedische knie-/heupgewrichten
- Lichtgewicht anderszins bewerkte componenten
Poeder Spuitgieten
- Hoog volume netto vorm van kleine onderdelen zoals sluitingen
- Rendabele consolidatie in titanium hardware
Metaal spuitgieten
- Kleine ingewikkelde titanium onderdelen met dunne wanden
- Corrosiebestendige kleppen en fittingen
Poedermetallurgie Pers en Sinter
- Warm isostatisch persen van ingekapseld titanium
- Poreuze structuren zoals bot ingroei oppervlakken
Thermisch spuiten
- Slijt- en corrosiebestendige titanium coatings
- Herstellen van versleten onderdelen via metalen coatings
Opkomend: Binder jet 3D-printen met polymeerlijmen naast ultrasone consolidatie en cold spray additieve technieken die nu in ontwikkeling zijn.
Vervolgens beschrijven we de algemene specificatiedetails die worden gebruikt om titaniumpoeder op maat te bestellen.
-
Ti45Nb poeder voor additieve productie
-
TiNb-legeringspoeder
-
TiNbZrSn-legeringspoeder
-
Ti6Al4V poeder titanium gebaseerde metalen poeder voor additieve productie
-
CPTi-poeder
-
TC18-poeder: ontgrendel de kracht van titaniumcarbide
-
TC11-poeder: een uitgebreide gids
-
TC4 ELI-poeder
-
Beste Ti-6Al-4V-poeder (TC4-poeder) voor additieve productie
Titanium poeder specificaties
Commercieel verkrijgbaar titaanpoeder voor industrieel gebruik voldoet aan vastgestelde kwaliteitsnormen:
Parameter | Typische waarden |
---|---|
Deeltjesgrootteverdeling | 10 μm tot 150 μm |
Deeltjesvorm | Overwegend bolvormig |
tapdichtheid | 2,2 g/cc tot 3,0 g/cc |
Schijnbare dichtheid | 1,5 g/cc tot 2,0 g/cc |
Puurheid | 99,7% titaangehalte |
Zuurstofonzuiverheid | <2000 ppm |
Stikstof Onzuiverheid | <150 ppm |
Waterstof onzuiverheid | <100 ppm |
Vloeibaarheid | Verbeterd via droge coatings |
Deeltjes - Kleiner is moeilijk maar beter. Groter dan 100 micron riskeert onvolkomenheden.
Puurheid - Vitaal voor eigenschappen en afhankelijk van productieroute.
Poedereigenschappen - Afgestemd op consolidatietechniek en gewenste materiaalprestaties.
Aanzienlijk maatwerk mogelijk, maar hiervoor zijn MOQ-batchverplichtingen nodig. Partnerschappen met leveranciers vergemakkelijken de ontwikkeling van toepassingen.
Inzichten in de verwerking van titaniumpoeder
Het hanteren van fijn titaniumpoeder brengt verbrandingsrisico's met zich mee die veiligheidscontroles vereisen:
- Gebruik handschoenkasten met inert gas voor opslag en hantering
- Vermijd opslag van grote hoeveelheden in de buurt van ontstekingsbronnen
- Apparatuur elektrisch aarden om statische elektriciteit af te voeren
- Gebruik speciale vacuüm- en ventilatiesystemen
- Reactieve tussenproducten zoals hydride thermisch beschermen
- Strikte veiligheidsprotocollen volgen gezien de reactiviteit van het materiaal
De volgende sectie onderzoekt de economische aspecten van titaniumpoeder, dat duurder blijft dan traditionele vormen van smeedmetaal.
Titanium poeder prijsanalyse
Product | Prijsbereik |
---|---|
R&D-kwaliteit Ti poeder | $800+ per kg |
Industriële kwaliteit | $100+ per kg |
Ruimtevaartkwaliteit | $200+ per kg |
Medische kwaliteit | $500+ per kg |
De economische aspecten van poederproductie domineren de kosten van afgewerkte onderdelen in verhouding tot de toegevoegde materiaalwaarde. Maar het lichtgewichtpotentieel rechtvaardigt de toepassing in de luchtvaart, ruimtevaart en mobiliteitstoepassingen voor races.
Strenge chemievereisten voor biocompatibiliteitscertificering zorgen voor hogere medische prijzen. Hoog stikstofgehalte maakt poeder ongeschikt voor implantaten die in contact komen met bot.
Toeleveringspartnerschappen en gekwalificeerde LTA-afspraken helpen de beste prijzen te garanderen en stabiliseren de variabele grondstofvolatiliteit in de exportgecontroleerde kosten van titaniumspons.
Vergelijking met alternatieven
Titanium concurreert met staal, aluminiumlegeringen, magnesium en geavanceerde composieten:
Materiaal | Treksterkte | Dikte | Corrosieweerstand | Bio-compatibiliteit | Kosten |
---|---|---|---|---|---|
Titaan Ti64 | Hoog | Licht | Uitstekend | Uitstekend | $$$ |
Roestvrij staal 316L | Medium | Zwaar | Goed | Eerlijk | $ |
Al 6061 | Medium | Licht | Arm | Goed | $ |
CoCr legeringen | Hoog | Zwaar | Uitstekend | Toxiciteitsrisico's | $$ |
Mg AZ91 | Laag | Lichtste | Eerlijk | Goed | $ |
Peek Polymeer | Medium | Laag | Uitstekend | Bio-inert | $$$ |
Voordelen van titanium
- Hoogste verhouding sterkte/gewicht
- Volledige corrosiebestendigheid
- Bewezen biocompatibiliteit
- Beschikbare toeleveringsinfrastructuur
Beperkingen Titanium
- Hoge gevoeligheid voor ontwerpgeometrieën
- Lastig uitbranden en ontbinden
- Reactieve poederbehandeling vereist controles
- Relatief dure grondstofprijzen
Inzicht in deze technische en commerciële afwegingen helpt bij het identificeren van ideale toepassingen die het meest profiteren van titanium poedermetallurgie.
Vooruitzichten voor onderzoek en ontwikkeling
Nieuwe pogingen om titaniumpoeder te verbeteren zijn onder andere:
Lichtmetalen ontwerp
- Aangepaste samenstellingen voor dermatologische implantaten
- Hoge entropie legeringen met exotische elementmengsels
Modelleren
- Voorspellen van microstructurele evolutie tijdens warmtebehandelingen
- Grenzen voor hergebruik van poeder bepalen
AM-proces
- Bindmiddelstraalprinten gevolgd door microgolfsinteren
- Hybride productie met koude sprayverdichting
Poederproductie
- Elektrostatische sferoïdisatie zonder hydriding
- Voordelige titaniumpoedermengsels door hergebruik
Toepassingen
- Kwalificeren van prototypes van luchtvaartturbines
- Apparaten voor thermisch beheer van elektronica
- Continu variabele versnellingsbak
![Titaanmetaalpoeder 11 titanium metaalpoeder](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/Copper-base-Solder.png)
Samenvatting
Titanium is het metaalelement met de hoogste sterkte-gewichtsverhouding, maar is altijd al moeilijk te winnen en te fabriceren geweest met traditionele giet- en machinale bewerkingstechnieken. Recente ontwikkelingen op het gebied van poedermetallurgie transformeren het potentieel van titanium om lichtgewicht, hoogsterkte geprinte onderdelen te maken die corrosiebestendigheid en biocompatibiliteit combineren. Door de chemie af te stemmen op medische, lucht- en ruimtevaart- en automobieltoepassingen worden nu innovatieve geometrieën mogelijk die voorheen technisch of economisch onmogelijk waren. Het omgaan met de risico's van pyrofore reactiviteit van fijn titaniumpoeder blijft echter een expertisebarrière die uiterste waakzaamheid vereist bij het verkennen van toepassingen. Door nauw samen te werken met gespecialiseerde materiaalpartners kunnen we het volledige potentieel van titanium benutten en tegelijkertijd de operationele risico's beperken.
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