Proszek Ti6Al4V Proszek metalowy na bazie tytanu do produkcji addytywnej

Przegląd proszku Ti6Al4V

Proszek Ti6Al4V, określany również jako stop tytanu klasy 5, jest jednym z najpopularniejszych proszków ze stopu tytanu. Zawiera 6% aluminium i 4% wanadu jako kluczowe pierwiastki stopowe wraz z pozostałą częścią tytanu.

Sferyczny proszek ti6al4v oferuje wyjątkowe połączenie wysokiej wytrzymałości, niskiej wagi i odporności na korozję, biokompatybilnośći wykonalność.

Kluczowe właściwości i zalety proszku Ti6Al4V:

Właściwości i charakterystyka proszku Ti6Al4V

Właściwości	Szczegóły
Skład	Stop Ti-6Al-4V
Gęstość	4,43 g/cm3
Kształt cząsteczki	Głównie kulisty
Zakres rozmiarów	15-45 mikronów
Gęstość pozorna	Do 60% rzeczywistej gęstości
Płynność	Dobry
Siła	Wysoka jak na stop tytanu
Odporność na korozję	Doskonały

Ti6Al4V jest szeroko stosowany w przemyśle lotniczym, medycznym, motoryzacyjnym, chemicznym i konsumenckim ze względu na jego dobrze wyważony profil właściwości.

Skład proszku Ti6Al4V

Typowy skład proszku Ti6Al4V:

Skład proszku Ti6Al4V

Element	Waga %
Tytan	Równowaga
Aluminium	5.5-6.75%
Wanad	3.5-4.5%
Tlen	<0,2%
Węgiel	<0,1%
Azot	<0,05%
Wodór	<0,015%
Żelazo	<0,3%

• Tytan tworzy matrycę zapewniającą wytrzymałość i odporność na korozję
• Aluminium stabilizuje fazę alfa i zwiększa wytrzymałość
• Wanad stabilizuje fazę beta i poprawia urabialność
• Inne pierwiastki ograniczone jako zanieczyszczenia

Zoptymalizowane proporcje Ti-Al-V zapewniają wyjątkowe połączenie wytrzymałości, plastyczności, odporności na pękanie i wytrzymałości zmęczeniowej.

Proszek Ti6Al4V Właściwości fizyczne

Proszek Ti6Al4V Właściwości fizyczne

Nieruchomość	Wartości
Gęstość	4,43 g/cm3
Temperatura topnienia	1604-1660°C
Przewodność cieplna	6,7 W/mK
Rezystywność elektryczna	170 μΩ-cm
Współczynnik rozszerzalności cieplnej	8,4 x 10^-6 /K
Maksymalna temperatura pracy	400°C

• Niska gęstość w porównaniu do stali
• Wysoka temperatura topnienia umożliwia stosowanie w umiarkowanie podwyższonych temperaturach
• Niska przewodność cieplna wymaga rozważań projektowych
• Wysoka oporność elektryczna odpowiednia dla elementów złącznych odpornych na korozję
• Współczynnik CTE niższy niż w przypadku stali i stopów niklu

Właściwości te sprawiają, że Ti6Al4V dobrze nadaje się do wielu lekkich zastosowań konstrukcyjnych w różnych branżach.

Właściwości mechaniczne proszku Ti6Al4V

Właściwości mechaniczne proszku Ti6Al4V

Nieruchomość	Wartości
Wytrzymałość na rozciąganie	950 - 1050 MPa
Granica plastyczności	860 - 950 MPa
Wydłużenie	10 – 18%
Twardość	330 - 380 HB
Moduł sprężystości	110 - 120 GPa
Wytrzymałość zmęczeniowa	400 - 500 MPa

• Doskonałe połączenie wysokiej wytrzymałości i rozsądnej plastyczności
• Wytrzymałość przewyższa inne gatunki tytanu, takie jak komercyjnie czysty tytan
• Twardość wyższa niż niestopowego tytanu
• Wyjątkowa trwałość zmęczeniowa sprawia, że nadaje się do cyklicznych obciążeń

Właściwości te sprawiają, że Ti6Al4V nadaje się do wymagających zastosowań wymagających wysokiej wytrzymałości właściwej i odporności na zmęczenie.

Zastosowania proszku Ti6Al4V

 

Proszek Ti6Al4V jest szeroko stosowany w różnych gałęziach przemysłu:

Zastosowania proszku Ti6Al4V

Przemysł	Zastosowania
Lotnictwo i kosmonautyka	Strukturalne części płatowca, elementy silnika
Biomedyczne	Implanty ortopedyczne i dentystyczne
Motoryzacja	Pręty łączące, zawory, sprężyny
Chemiczny	Zbiorniki, zbiorniki, wymienniki ciepła
Konsument	Artykuły sportowe, etui do zegarków, obudowy telefonów komórkowych
Druk 3D	Komponenty lotnicze i medyczne

Niektóre konkretne zastosowania produktu obejmują:

• Płytki kostne, implanty zastępujące stawy
• Elementy konstrukcyjne samolotów i śmigłowców
• Zawory i korbowody do silników samochodowych
• Sprzęt chemiczny, taki jak rury, pompy, zawory
• Artykuły sportowe, w tym kije golfowe i ramy rowerowe
• Produkcja addytywna lekkich konstrukcji

Ti6Al4V zapewnia najlepszy stosunek wytrzymałości do masy i biokompatybilność dla krytycznych części konstrukcyjnych w tych wymagających sektorach.

 

 

Specyfikacja proszku Ti6Al4V

Kluczowe specyfikacje i normy dotyczące proszku Ti6Al4V:

Standardy dla proszku Ti6Al4V

Standard	Opis
ASTM F2924	Produkcja addytywna stopu Ti6Al4V
ASTM F3001	Specyfikacje rozpylanego gazowo proszku ze stopu Ti do AM
AMS 4954	Limity składu proszku Ti-6Al-4V do produkcji addytywnej
ASTM B348	Specyfikacje proszków Ti i stopów Ti
ASTM F1472	Kuty stop Ti6Al4V do implantów chirurgicznych

Definiują one:

• Zakresy składu chemicznego
• Wymagane właściwości mechaniczne
• Metoda produkcji proszku - atomizacja w gazie obojętnym
• Limity zanieczyszczeń takich jak O, N, C, Fe
• Rozkład wielkości cząstek i morfologia
• Metody testowania w celu weryfikacji jakości proszku

Certyfikowany proszek Ti6Al4V spełniający te specyfikacje zapewnia optymalne właściwości i wydajność w różnych zastosowaniach w różnych branżach.

Rozmiary cząstek proszku Ti6Al4V

Rozkład wielkości cząstek proszku Ti6Al4V

Wielkość cząstek	Charakterystyka
15-45 mikronów	Zakres rozmiarów do zastosowań ogólnych
45-100 mikronów	Zoptymalizowany do natryskiwania na zimno
5-25 mikronów	Drobniejsze rozmiary stosowane w laserowych procesach AM

• Drobniejszy proszek zapewnia wyższą rozdzielczość i wykończenie powierzchni
• Grubszy proszek nadaje się do metod o wysokiej szybkości osadzania, takich jak natryskiwanie na zimno
• Zakres rozmiarów dostosowany do zastosowanej metody produkcji
• Sferyczna morfologia utrzymana w różnych zakresach wielkości

Kontrolowanie rozkładu wielkości i morfologii cząstek ma kluczowe znaczenie dla wysokiej gęstości upakowania proszku, płynności i końcowych właściwości części.

Proszek Ti6Al4V Gęstość pozorna

Proszek Ti6Al4V Gęstość pozorna

Gęstość pozorna	Szczegóły
Do 60% rzeczywistej gęstości	Dla sferycznej morfologii proszku
2,6 - 3,0 g/cc	Poprawia się wraz ze wzrostem gęstości upakowania

• Wyższa gęstość pozorna poprawia płynność proszku i wydajność napełniania matrycy
• Wartości do 65% są możliwe przy zoptymalizowanym proszku sferycznym
• Wysoka gęstość pozorna minimalizuje czas cyklu prasowania

Maksymalizacja gęstości pozornej umożliwia wydajne zautomatyzowane prasowanie i spiekanie proszku do pełnej gęstości.

Metoda produkcji proszku Ti6Al4V

Produkcja proszku Ti6Al4V

 

 

Metoda	Szczegóły
Atomizacja gazu	Gaz obojętny pod wysokim ciśnieniem rozbija strumień stopionego stopu na drobne kropelki
Topienie łukiem próżniowym	Materiały wejściowe o wysokiej czystości rafinowane i topione w próżni
Wielokrotne przetapianie	Poprawia jednorodność chemiczną
Przesiewanie	Klasyfikuje proszek na różne frakcje wielkości cząstek

• Atomizacja gazowa z użyciem gazu obojętnego pozwala uzyskać czysty, sferyczny proszek
• Przetwarzanie próżniowe minimalizuje zanieczyszczenia gazowe
• Wielokrotne przetapianie poprawia jednorodność składu
• Przetwarzanie końcowe umożliwia kontrolę rozkładu wielkości cząstek

Zautomatyzowane metody w połączeniu z rygorystyczną kontrolą jakości zapewniają niezawodny i spójny proszek Ti6Al4V odpowiedni do krytycznych zastosowań.

Ceny proszku Ti6Al4V

Ceny proszku Ti6Al4V

Czynnik	Wpływ na cenę
Stopień czystości	Wzrost cen za wyższą czystość
Wielkość cząstek	Drobny proszek jest droższy
Ilość zamówienia	Obniżona cena dla zamówień hurtowych
Metoda produkcji	Korzystanie z wielu przetopów zwiększa koszty
Opakowanie	Butle wypełnione argonem kosztują więcej
Czas realizacji	Szybszy czas dostawy zwiększa cenę

Orientacyjne ceny

• Ti6Al4V do zastosowań medycznych: $150-250 za kg
• Ti6Al4V do zastosowań przemysłowych: $100-150 za kg

Znacznie niższe ceny w przypadku zamówień hurtowych w zakresie ton.

Met3DP Cena proszku Ti6Al4V:

Metalowy proszek	Rozmiar	Ilość	Cena/kg	Rozmiar	Ilość	Cena/kg
TiAl6V4 gr.23	20-63μm	1 KG	138	0-45 μm	1 KG	144
		10 KG	109		10 KG	124
		100 KG	105		100 KG	117

Dostawcy proszku Ti6Al4V

Dostawcy proszku Ti6Al4V

Firma	Lokalizacja
AP&C	USA, Kanada
Carpenter Additive	USA
Met3DP	Chiny
TLS Technik	Niemcy
Sandvik Osprey	WIELKA BRYTANIA
Tekna	Kanada

Kluczowe czynniki wyboru:

• Zakres oferowanych klas czystości i rozmiarów cząstek
• Jakość i spójność proszku z partii na partię
• Zdolność produkcyjna i czas realizacji
• Zgodność z normami medycznymi i lotniczymi
• Poziomy cen oparte na wielkości zamówienia
• Wiedza techniczna i wsparcie klienta

Obsługa i przechowywanie proszku Ti6Al4V

Obróbka proszku Ti6Al4V

Zalecenie	Powód
Unikać wdychania	Ze względu na ryzyko uszkodzenia tkanki płucnej przez drobne cząsteczki
Używać maski ochronnej	Zapobieganie przypadkowemu połknięciu
Obsługa w wentylowanych pomieszczeniach	Zmniejszenie zawiesiny cząstek w powietrzu
Upewnij się, że nie ma źródeł zapłonu	Proszek może zapalić się w atmosferze tlenu
Postępuj zgodnie z protokołami antystatycznymi	Zapobieganie pożarom spowodowanym wyładowaniami elektrostatycznymi podczas obsługi
Przechowywać zamknięte pojemniki w chłodnym, suchym miejscu	Zapobieganie gromadzeniu się wilgoci i reaktywności

Chociaż proszek Ti6Al4V jest względnie obojętny, należy podjąć zalecane środki ostrożności podczas obsługi i przechowywania w celu zachowania czystości.

Kontrola i testowanie proszku Ti6Al4V

Testowanie proszku Ti6Al4V

Test	Szczegóły
Analiza chemiczna	Spektroskopia ICP stosowana do weryfikacji składu
Rozkład wielkości cząstek	Dyfrakcja laserowa używana do określania rozkładu wielkości
Gęstość pozorna	Pomiar przy użyciu przepływomierza Halla zgodnie z ASTM B212
Morfologia proszku	Obrazowanie SEM w celu sprawdzenia sferyczności cząstek
Analiza natężenia przepływu	Korzystanie z lejka przepływomierza Halla
Test gęstości kranu	Gęstość zmierzona po mechanicznym stuknięciu próbki proszku

Testy zapewniają, że proszek spełnia wymagany skład chemiczny, właściwości fizyczne, morfologię, gęstość i specyfikacje przepływu zgodnie z obowiązującymi normami.

Zalety i wady proszku Ti6Al4V

Zalety proszku Ti6Al4V

• Doskonały stosunek wytrzymałości do wagi
• Wysoka wytrzymałość zmęczeniowa i odporność na pękanie
• Wyjątkowa odporność na korozję
• Dobra plastyczność i odkształcalność
• Wysoka biokompatybilność do zastosowań medycznych
• Opłacalność w porównaniu do innych stopów tytanu

Ograniczenia proszku Ti6Al4V

• Umiarkowana odporność na utlenianie w wysokiej temperaturze
• Niższa wytrzymałość niż w przypadku niektórych stopów tytanu
• Wysoka reaktywność wymaga obojętnej atmosfery przetwarzania
• Trudna obróbka w stanie całkowicie spiekanym
• Ograniczenia w spawaniu stopu
• Obawy dotyczące toksyczności pierwiastka wanadu

Porównanie z proszkami Ti64 i Ti Grade 2

Ti6Al4V vs. Ti64 i proszek klasy 2

Parametr	Ti6Al4V	Ti64	Ti Stopień 2
Aluminium	6%	6%	–
Wanad	4%	4%	–
Siła	950-1050 MPa	950-1050 MPa	420-550 MPa
Plastyczność	10-18%	10-18%	15-30%
Koszt	Umiarkowany	Umiarkowany	Niski
Zastosowania	Lotnictwo i kosmonautyka, medycyna	Przemysł lotniczy i motoryzacyjny	Przemysłowe, konsumenckie

• Ti6Al4V i Ti64 mają praktycznie identyczne właściwości
• Ti klasy 2 zapewnia lepszą plastyczność, ale niższą wytrzymałość
• Ti6Al4V preferowany do krytycznych części konstrukcyjnych wymagających wysokiej wytrzymałości

Najczęściej zadawane pytania dotyczące proszku Ti6Al4V

P: Jakie są główne zastosowania proszku Ti6Al4V?

O: Główne zastosowania obejmują elementy konstrukcyjne w przemyśle lotniczym, implanty biomedyczne, takie jak stawy biodrowe i kolanowe, części samochodowe, takie jak zawory i korbowody, sprzęt do procesów chemicznych oraz produkty konsumenckie, takie jak sprzęt sportowy i obudowy zegarków.

P: Dlaczego Ti6Al4V jest najpopularniejszym stopem tytanu?

Ti6Al4V zapewnia najlepszą kombinację wysokiej wytrzymałości, niskiej gęstości, odporności na pękanie, odporności na korozję, biokompatybilności, spawalności i umiarkowanych kosztów.

P: Jakie środki ostrożności należy podjąć podczas pracy z proszkiem Ti6Al4V?

O: Zalecane środki ostrożności obejmują stosowanie odzieży ochronnej, postępowanie w atmosferze obojętnej, unikanie źródeł zapłonu, kontrolowanie ładunków elektrostatycznych, używanie nieiskrzących narzędzi i przechowywanie zamkniętych pojemników w chłodnym, suchym miejscu.

P: Jak wanad wpływa na właściwości stopu Ti6Al4V?

O: Wanad działa jako stabilizator beta, który poprawia obrabialność. Przyczynia się również do utwardzania wydzieleniowego, które nadaje stopowi wytrzymałość i odporność na pełzanie w wysokich temperaturach.