Titanium Ti64ELI-poeder: een technisch overzicht

Titanium Ti64ELI-poeder is een belangrijk technisch materiaal dat in verschillende industrieën wordt gebruikt vanwege zijn unieke eigenschappen en kenmerken. Dit artikel biedt een uitgebreid technisch overzicht van Titanium Ti64ELI-poeder over de samenstelling, eigenschappen, toepassingen, specificaties, prijzen, voordelen en beperkingen.

Overzicht van Titanium Ti64ELI-poeder

Titanium Ti64ELI-poeder, ook bekend als Titanium 6Al-4V ELI-poeder, is een titaniumlegering die aluminium en vanadium als legeringselementen bevat. Het heeft een uitstekende sterkte-gewichtsverhouding, weerstand tegen vermoeidheid, breuktaaiheid en corrosieweerstand. Ti64ELI-poeder is de extra lage interstitiële variant van Ti64 met lagere niveaus van zuurstof, stikstof, koolstof en ijzer.

Ti64ELI wordt gebruikt voor additieve productie, metaalspuitgieten, warm en koud isostatisch persen en andere poedermetallurgische processen. Het kan in 3D worden geprint tot volledig dichte, complexe onderdelen met fijne microstructuren en mechanische eigenschappen die vergelijkbaar zijn met gesmeed Ti64-producten. De combinatie van lichtgewicht, sterkte en corrosiebestendigheid van Ti64ELI maakt het geschikt voor toepassingen in de ruimtevaart, medische, tandheelkundige, sportartikelen, automobiel- en maritieme toepassingen.

Enkele belangrijke kenmerken van Titanium Ti64ELI-poeder zijn:

• Uitstekende biocompatibiliteit en osseo-integratie
• Mogelijkheid om ingewikkelde geometrieën in 3D te printen die niet mogelijk zijn met gieten/bewerking
• Consistente samenstelling en microstructuur in 3D-geprinte onderdelen
• Goede vermoeiingssterkte en breuktaaiheid
• Lagere interstitiële elementen dan Ti64 voor superieure ductiliteit
• Compatibiliteit met heet isostatisch persen (HIP) en warmtebehandelingen
• Conformiteit met ASTM-normen voor chemie en deeltjesgrootte

Samenstelling van titanium Ti64ELI-poeder

De typische chemische samenstelling van titanium Ti64ELI-poeder is:

Element	Gewicht %
Titaan (Ti)	Evenwicht
Aluminium (Al)	5.5-6.75%
Vanadium (V)	3.5-4.5%
Zuurstof (O)	≤ 0,13%
Stikstof (N)	≤ 0,05%
Koolstof (C)	≤ 0,08%
Ijzer (Fe)	≤ 0,25%

De belangrijkste legeringselementen zijn aluminium en vanadium. Aluminium verhoogt de sterkte en verlaagt de dichtheid. Vanadium verbetert de sterkte en ductiliteit. De lage interstitiële elementen zuurstof, stikstof en koolstof in Ti64ELI zorgen voor een betere ductiliteit vergeleken met Ti64.

Eigenschappen van titanium Ti64ELI-poeder

Titanium Ti64ELI-poeder heeft de volgende eigenschappen:

Eigendom	Waarde
Dikte	4,43 g/cm3
Smeltpunt	1604-1660°C
Warmtegeleiding	6,7 W/mK
Elektrische weerstand	170 μΩ-cm
Young-modulus	114 GPa
Treksterkte	895-930 MPa
Opbrengststerkte	825-875 MPa
Verlenging	10-15%
Poisson-ratio	0.32-0.34
Vermoeidheid Sterkte	400 MPa

Hoofdzaken:

• Lage dichtheid vergeleken met staal
• Behoudt sterkte en taaiheid bij cryogene temperaturen
• Sterker dan commercieel zuiver titanium
• Lagere ductiliteit dan gesmeed Ti64, maar voldoende voor de meeste toepassingen
• Uitstekende corrosiebestendigheid door stabiele beschermende oxidelaag

Toepassingen van Titanium Ti64ELI-poeder

Industrie	Toepassingen	Hefboomeffecten
Lucht- en ruimtevaart	* Motoronderdelen (ventilatorbladen, compressorschijven) * Vliegtuigconstructies (landingsgestelonderdelen, vleugelribben) * Turbines (behuizingen, bladen) * Bevestigingsmiddelen * Tandwielen * Hydraulische systemen (leidingen, fittings)	* Hoge sterkte-gewichtsverhouding: Vermindert gewicht met behoud van structurele integriteit voor een betere brandstofefficiëntie en laadvermogen. * Uitstekende weerstand tegen vermoeiing: Weerstaat herhaalde stresscycli tijdens de vlucht, waardoor de levensduur van de onderdelen wordt verlengd. * Superieure weerstand tegen corrosie: Presteert goed in ruwe omgevingen met hoge vochtigheid en blootstelling aan ontdooiingsvloeistoffen.
Medisch & tandheelkundig	* Orthopedische implantaten (botplaten, schroeven, heupprothesen) * Prothesen (knieën, heupen, armen) * Chirurgische instrumenten (scalpels, tangen) * Tandheelkundige implantaten	* Biocompatibiliteit: Veilig voor implantatie in het lichaam, met een minimaal risico op afstoting. * Uitstekende sterkte en taaiheid: Biedt ondersteuning en stabiliteit voor botten en gewrichten. * Corrosiebestendigheid: Gaat bacteriegroei tegen en zorgt ervoor dat het implantaat lang meegaat in het lichaam. * Vormbaarheid: Maakt het mogelijk om complexe, patiëntspecifieke implantaten te maken door middel van additieve productie.
Automobiel	* Kleppen (inlaat, uitlaat) * Drijfstangen * Onderdelen voor raceauto's (ophangingsonderdelen, rolkooien)	* Hoge sterkte-gewichtsverhouding: Vermindert gewicht voor betere prestaties en handling. * Uitzonderlijke vermoeiingssterkte: Weerstaat de hoge spanningen die optreden tijdens het rijden en racen. * Goede hittebestendigheid: Behoudt prestaties in hete motoromgevingen. * Corrosiebestendigheid: Weerstaat blootstelling aan strooizouten en andere corrosieve elementen.
Marien	* Propellers * Pompen * Assen * Buizen & Hulpstukken	* Uitstekende weerstand tegen corrosie: Presteert goed in zoutwateromgevingen, voorkomt degradatie en zorgt voor een lange levensduur. * Hoge sterkte-gewichtsverhouding: Vermindert het gewicht van onderdelen voor een betere stabiliteit van het schip en een lager brandstofverbruik. * Goede vermoeiingssterkte: Weerstaat de constante spanningen die optreden bij golfslag en oceaanstromingen. * Weerstand tegen cavitatie: Behoudt structurele integriteit wanneer het blootgesteld wordt aan de vorming en instorting van bellen in water.
Chemische verwerking	* Warmtewisselaars * Afsluiters * Leidingen voor corrosieve chemicaliën	* Uitzonderlijke weerstand tegen corrosie: Bestand tegen aanvallen van een breed scala aan chemicaliën, voor een veilige en betrouwbare werking. * Hoge sterkte en taaiheid: Behoudt structurele integriteit onder druk en bij hoge temperaturen. * Biocompatibiliteit (in bepaalde toepassingen): Geschikt voor het verwerken van chemicaliën die worden gebruikt bij de productie van farmaceutische producten en medische apparatuur.
Sportartikelen	* Golfclubs (drivers, ijzers) * Fietsframes * Tennisrackets	* Hoge sterkte-gewichtsverhouding: Creëert een lichtgewicht uitrusting voor verbeterde swingsnelheid en kracht. * Goede vermoeiingssterkte: Weerstaat de herhaalde schokken tijdens het gebruik. * Afstembare stijfheid: Maakt het mogelijk om de uitrusting aan te passen aan de individuele voorkeuren van de speler. * Corrosiebestendigheid (in bepaalde toepassingen): Garandeert duurzaamheid van de uitrusting in verschillende weersomstandigheden.

Specificaties van Titanium Ti64ELI-poeder

Titanium Ti64ELI-poeder is verkrijgbaar in de volgende specificaties:

Parameter	Details
Deeltjesgroottes	15-45 micron
Productie methode	Gasverneveling
Deeltjesvorm	Bolvormig
Grootteverdeling	D10: 20 micron, D50: 35 micron, D90: 40 micron
Schijnbare dichtheid	~2,2 g/cc
Tik op Dichtheid	~3,2 g/cc
Vloeibaarheid	Uitstekend
Normen	ASTM B348 klasse 23

Grotere deeltjesgroottes van 63-106 micron kunnen op maat worden geproduceerd op basis van toepassingsvereisten. Er zijn fijnere deeltjesgroottes beschikbaar voor metaalspuitgietgrondstoffen.

Leveranciers en prijzen van titanium Ti64ELI-poeder

Enkele van de belangrijkste leveranciers en prijsgegevens voor titanium Ti64ELI-poeder zijn:

Leverancier	Prijzen
AP&C	$88/kg voor bestellingen >1000 kg
Arcam AB	$75/kg voor bestellingen >500 kg
TLS-techniek	€ 100/kg voor bestellingen >100 kg
LPW-technologie	£70-90/kg voor bestellingen >100 kg
CNPC-poeder	$80-100/kg voor >100kg

Prijzen variëren van $70-100 per kg, op basis van bestelhoeveelheid, deeltjesgrootteverdeling en locatie. Kleine hoeveelheden en onderzoeksmonsters kunnen meer dan $500/kg kosten.

Vergelijking tussen titanium Ti64- en Ti64ELI-poeders

Hier is een vergelijking tussen Ti64ELI en Ti64 titaniumlegeringen:

Parameter	Ti64ELI	Ti64
Interstitiële O, C, N	Lager	Hoger
Ductiliteit	Hoger	Lager
Taaiheid	Beter	Arm
Lasbaarheid	Uitstekend	Gematigd
Corrosieweerstand	Vergelijkbaar	Vergelijkbaar
Kracht	Vergelijkbaar	Vergelijkbaar
Kosten	Hoger	Lager
AM-geschiktheid	Uitstekend	Gematigd

Voordelen van Ti64ELI ten opzichte van Ti64

Functie	Ti64ELI	Ti64
Vervormbaarheid en taaiheid	Superieur	Lager
Beschrijving	Ti64ELI heeft een groter vermogen om onder spanning te vervormen zonder te breken (ductiliteit) en een superieure weerstand tegen scheurgroei (taaiheid). Dit maakt het ideaal voor toepassingen die te maken hebben met schokken of hoge spanning, waardoor het risico op catastrofaal falen afneemt.	Beschrijving
Lasbaarheid	Uitstekend	Gematigd
Beschrijving	Door de lagere concentraties van tussenliggende elementen zoals zuurstof, stikstof en koolstof, last Ti64ELI met minimale scheurvorming of brosheid. Hierdoor kunnen complexe structuren worden gemaakt door meerdere Ti64ELI onderdelen samen te voegen met behoud van sterke en betrouwbare verbindingen.	Beschrijving
Geschiktheid voor Additive Manufacturing (AM)	Uitstekend	Gematigd
Beschrijving	Het lagere interstitiële gehalte en de superieure taaiheid van Ti64ELI maken het een uitstekende keuze voor 3D printprocessen zoals poederbedfusie. Dit vertaalt zich in een lager risico op barsten tijdens het printproces en afgewerkte onderdelen met betere mechanische eigenschappen.	Beschrijving
Weerstand tegen waterstofbrosheid	Bestendiger	Minder Bestand
Beschrijving	De lagere interstitiële inhoud van Ti64ELI minimaliseert waterstofabsorptie, een belangrijke oorzaak van verbrossing (verlies van vervormbaarheid) in titaanlegeringen. Dit is cruciaal voor onderdelen die worden blootgesteld aan waterstofomgevingen, zoals onderdelen die worden gebruikt in chemische processen of diepzeetoepassingen.	Beschrijving
Reactie op warmtebehandeling	Kan hogere krachtniveaus bereiken	Lagere haalbare kracht
Beschrijving	Door het lagere interstitiële gehalte kan Ti64ELI warmtebehandeld worden om hogere sterktes te bereiken in vergelijking met Ti64. Dit maakt een breder scala aan mechanische eigenschappen mogelijk, afhankelijk van de specifieke behoeften van de toepassing.	Beschrijving
Kosten	Hoger	Lager
Beschrijving	De strengere controle van interstitiële elementen en de extra processtappen die nodig zijn om Ti64ELI te produceren, leiden tot hogere materiaalkosten in vergelijking met Ti64.	Beschrijving

Beperkingen van Ti64ELI vs Ti64

Eigendom	Ti64	Ti64ELI
Treksterkte (MPa)	896-1034	827-965
Opbrengststerkte (MPa)	758-903	703-831
Verlenging (%)	10-15	15-20
Taaiheid (breuktaaiheid)	Gematigd	Hoog
Lasbaarheid	Goed	Uitstekend
Vervormbaarheid	Goed	Uitstekend
Biocompatibiliteit	Goed	Uitstekend

Voor- en nadelen van Titanium Ti64ELI-poeder

Pluspunten	Nadelen
Uitstekende verhouding sterkte/gewicht	Hoge kosten
Superieure corrosiebestendigheid	Reactiviteit bij hoge temperaturen
Complexe geometrieën ontsluiten met 3D printen	Lagere vervormbaarheid vergeleken met zuiver titanium
Biocompatibel en bevordert osseo-integratie	Uitdagingen in verspaning
Consistente materiaaleigenschappen	Gevoeligheid voor waterstofbrosheid

Veelgestelde vragen

Vraag: Wat is het verschil tussen Ti64ELI en Ti64?

A: Ti64ELI heeft minder interstitiële zuurstof, stikstof en koolstof vergeleken met Ti64. Dit geeft Ti64ELI een betere ductiliteit en breuktaaiheid.

Vraag: Wat zijn de toepassingen van Ti64ELI-poeder?

A: Belangrijke toepassingen zijn onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart, medische implantaten, auto-onderdelen en 3D-printen. Het wordt veel gebruikt in industrieën waar hoge sterkte, laag gewicht en corrosiebestendigheid vereist zijn.

Vraag: Welke deeltjesgrootte wordt gebruikt voor AM?

A: Deeltjesgroottes van 15-45 micron worden aanbevolen voor AM-processen met poederbedfusie, zoals selectief lasersmelten (SLM) en elektronenstraalsmelten (EBM).

Vraag: Wat zijn de voordelen van Ti64ELI ten opzichte van roestvrij staal?

A: Ti64ELI heeft een hogere sterkte-gewichtsverhouding, betere corrosieweerstand en superieure biocompatibiliteit in vergelijking met roestvrij staal. Ti64ELI is echter ook duurder.

Vraag: Welke nabewerking is vereist voor Ti64ELI AM-onderdelen?

A: AM-onderdelen hebben mogelijk heet isostatisch persen (HIP), warmtebehandelingen en machinale bewerking nodig om de vereiste afmetingen, oppervlakteafwerking en materiaaleigenschappen te bereiken.

Vraag: Kunnen Ti64ELI-onderdelen worden gelast voor reparatie of verbinding?

A: Ja, Ti64ELI heeft uitstekende lasbaarheid. Laserlassen, elektronenstraallassen en booglassen kunnen worden gebruikt om Ti64ELI-onderdelen te lassen. Een goede afscherming is noodzakelijk om oxidatie te voorkomen.

Conclusie

Samenvattend biedt titanium Ti64ELI-poeder een uitstekende combinatie van hoge sterkte, laag gewicht, corrosieweerstand, biocompatibiliteit, verwerkbaarheid en warmtebehandelbaarheid. De toepassingen ervan omvatten de lucht- en ruimtevaart-, medische, automobiel-, chemische en consumentensector. Met additieve productie kunnen complexe Ti64ELI-onderdelen rechtstreeks vanuit CAD-gegevens in 3D worden geprint voor on-demand productie van lichtgewicht structurele componenten. Ti64ELI is echter duurder dan Ti64 en lastig te bewerken. Over het geheel genomen biedt Ti64ELI mogelijkheden die verder gaan dan de grenzen van conventionele titaniumlegeringen.

ken meer 3D-printprocessen

Additional FAQs on Titanium Ti64ELI Powder

1) What powder specifications are most critical for LPBF using Titanium Ti64ELI powder?

• Target PSD of 15–45 μm (or 20–53 μm), high sphericity (≥0.93), low interstitials (O ≤0.13 wt% per Grade 23, N ≤0.05 wt%, H ≤0.012 wt%), Hausner ratio ≤1.25, and minimal satellites. Validate via ASTM B822 (PSD), B212/B213/B964 (density/flow), and LECO O/N/H.

2) Does Ti64ELI always require HIP after printing?

• For medical implants and fatigue‑critical aerospace parts, HIP is strongly recommended to close lack‑of‑fusion and gas porosity and to stabilize properties. For noncritical components, optimized parameters plus stress relief can suffice, subject to qualification and CT/NDE results.

3) How does powder reuse affect Titanium Ti64ELI powder quality?

• Reuse increases oxygen and shifts PSD. Common practices refresh 20–50% virgin powder per cycle, sieve under inert gas, track O/N/H and flow metrics, and set a maximum reuse count based on mechanical property surveillance.

4) What heat treatments are typical for Ti64ELI AM parts?

• Stress relief ~650–800°C (1–2 h, inert/vacuum), optional HIP ~920–930°C/100–120 MPa/2 h, followed by aging if specified. Parameters vary by specification (e.g., ASTM F3001 for Ti‑6Al‑4V ELI PBF components).

5) Are there special cleanliness and contamination controls for implant-grade Ti64ELI?

• Yes. Use dedicated handling tools, inert powder processing, low oxygen environment, cleanroom-compatible packaging, and validated cleaning (ultrasonic + solvent) and passivation where required. Maintain full powder/part genealogy (powder passport).

2025 Industry Trends for Titanium Ti64ELI Powder

• Tightening interstitial limits: More suppliers offer oxygen targets ≤0.11 wt% to improve elongation in thin sections.
• Digital powder passports: Genealogy linking chemistry (O/N/H), PSD, sphericity, reuse cycles, and build logs is now routine for implantables.
• Multi-laser LPBF maturity: Stitching compensation and in-situ monitoring reduce CT scrap rates for large Ti64ELI builds.
• Argon efficiency: Widespread argon recovery and closed powder transfer improve sustainability and cost.
• Qualification playbooks: Expanded adoption of ASTM F3001/F2924 routes and ISO 13485-aligned QA for medical AM with Ti64ELI.

2025 Snapshot: Ti64ELI Powder and AM KPIs (indicative)

Metrisch	2023	2024	2025 YTD	Notes/Sources
Oxygen (wt%, lot spec target)	≤0.13	≤0,12	≤0.11	ASTM F3001 alignment; supplier capability
Sphericity (image analysis)	0.92–0.96	0.93–0.97	0.94–0.98	Gas/plasma atomized
As-built density (LPBF, %)	99.5–99.8	99.6–99.9	99.7–99.95	Optimized process windows
HIP adoption in implants (%)	70-85	75–90	80–95	Regulatory/QA drivers
Typical lead time (100–300 kg, weeks)	6–10	5-8	4–7	Added regional capacity

References: ASTM F3001 (Ti‑6Al‑4V ELI PBF), ASTM F2924 (Ti‑6Al‑4V), ISO/ASTM 52907/52920/52930; OEM notes (EOS, SLM Solutions, GE Additive, Renishaw), NIST AM Bench, NFPA 484.

Latest Research Cases

Case Study 1: Reducing Oxygen Uptake in Reused Ti64ELI Powder via Closed-Loop Handling (2025)

• Background: A medical device OEM observed rising O content and flow variability after multiple powder reuse cycles, increasing CT scrap.
• Solution: Implemented sealed, argon-purged sieving/transfer; refreshed 30% virgin per cycle; added in-situ chamber O2 monitoring and powder passporting (O/N/H, PSD, Hausner).
• Results: Mean powder O reduced from 0.125 wt% to 0.112 wt%; Hausner improved from 1.27 to 1.23; CT scrap −28%; elongation at RT +2–3% absolute in thin struts.

Case Study 2: Multi-Laser Stitch Optimization for Large Ti64ELI Orthopedic Builds (2024)

• Background: A contract manufacturer scaling to 8‑laser LPBF saw dimensional bias and localized porosity at overlap regions.
• Solution: Per-field power/spot calibration, contour blending, vector rotation, and recoater force monitoring; HIP + stress relief per implant spec; enhanced CT sampling guided by anomaly maps.
• Results: Overlap porosity −40%; dimensional deviation cut from 100 μm to 45 μm; overall yield +18% with unchanged tensile and LCF properties.

Meningen van experts

• Prof. Tresa M. Pollock, Distinguished Professor of Materials, UC Santa Barbara
• Viewpoint: “For Titanium Ti64ELI powder, interstitial control across atomization, handling, and reuse has a first-order effect on ductility and fatigue—more than small parameter tweaks.”
• Dr. Moataz Attallah, Professor of Advanced Materials Processing, University of Birmingham
• Viewpoint: “Multi-laser stitch management and HIP discipline are now central to certifying large Ti64ELI implant and aerospace structures.”
• Dr. John Slotwinski, Director of Materials Engineering, Relativity Space
• Viewpoint: “Powder passports tying O/N/H, PSD, and reuse cycles to part serials are rapidly becoming baseline for regulated Ti64ELI programs.”

Practical Tools and Resources

• Normen
• ASTM F3001 (Additive manufacturing Ti‑6Al‑4V ELI), ASTM F2924 (AM Ti‑6Al‑4V), ISO/ASTM 52907/52920/52930 (feedstock/process/quality): https://www.astm.org en https://www.iso.org
• Veiligheid
• NFPA 484 (combustible metal powders), ANSI Z136 (laser safety): https://www.nfpa.org
• Metrology and datasets
• NIST AM Bench resources; LECO O/N/H analysis best practices: https://www.nist.gov
• OEM application notes
• EOS, SLM Solutions, GE Additive, Renishaw guidance on Ti64ELI LPBF parameters, HIP/heat treatment, and in-situ monitoring
• QA and analytics
• CT analysis (Volume Graphics, Dragonfly); build prep and QA (Materialise Magics, Siemens NX AM, Ansys Additive, Autodesk Netfabb)

Last updated: 2025-10-16
Changelog: Added 5 targeted FAQs; included a 2025 KPI table for Ti64ELI powder and LPBF; provided two case studies (oxygen control in reuse; multi-laser stitch optimization); compiled expert viewpoints; linked standards, safety, OEM notes, and QA tools
Next review date & triggers: 2026-03-31 or earlier if ASTM/ISO standards update, major OEMs release new multi-laser controls for Ti64ELI, or new datasets on interstitial control and HIP outcomes are published