Tytan Ti6Al4V ELI w proszku

Proszek tytanowy Ti6Al4V ELI stworzył niszę umożliwiającą produkcję wysokowydajnych części w przemyśle lotniczym, medycznym, motoryzacyjnym i specjalistycznym. Jego dostosowany skład minimalizuje szkodliwe zanieczyszczenia, zachowując jednocześnie wytrzymałość, odporność na pękanie i biokompatybilność stopu tytanu.

Niskie MOQ

Zapewnij niską minimalną ilość zamówienia, aby spełnić różne potrzeby.

OEM I ODM

Dostarczanie niestandardowych produktów i usług projektowych w celu zaspokojenia unikalnych potrzeb klientów.

Odpowiednie zapasy

Zapewnienie szybkiego przetwarzania zamówień oraz niezawodnej i wydajnej obsługi.

Zadowolenie klienta

Dostarczanie wysokiej jakości produktów, których podstawą jest zadowolenie klienta.

Udostępnij ten produkt

Spis treści

Przegląd

Tytan Ti6Al4V w proszku ELI to wysokowydajny stop tytanu szeroko stosowany w druku 3D, produkcji addytywnej i formowaniu wtryskowym metali w przemyśle lotniczym, medycznym, motoryzacyjnym i innych wymagających branżach.

Ti6Al4V ELI odnosi się do wariantu tytanu klasy 5 o "bardzo niskiej zawartości międzywęzłowej", który zawiera mniejsze ilości tlenu, azotu, węgla i żelaza w porównaniu do standardowego Ti6Al4V. Skutkuje to lepszą ciągliwością, odpornością na pękanie, wytrzymałością zmęczeniową i odpornością na pełzanie w wysokich temperaturach.

Jako surowiec w postaci proszku metalowego, Ti6Al4V ELI umożliwia wytwarzanie złożonych geometrii i lekkich, wysokowytrzymałych struktur za pomocą drukowania 3D ze złożem proszkowym i ukierunkowanego osadzania energii. Części mogą być wytwarzane z doskonałym wykończeniem powierzchni i właściwościami mechanicznymi porównywalnymi do tradycyjnie kutych lub odlewanych komponentów Ti6Al4V.

Poniżej przedstawiamy bardziej szczegółową analizę proszku Ti6Al4V ELI, w tym skład, właściwości, specyfikacje, ceny, zastosowania i porównania z alternatywami, takimi jak proszki tytanu CP i stali nierdzewnej.

Skład

Tytan Ti6Al4V ELI w proszku ma następujący skład nominalny:

ElementWaga %
Aluminium (Al)5.5 – 6.75
Wanad (V)3.5 – 4.5
Tlen (O)<= 0.13
Azot (N)<= 0.05
Węgiel (C)<= 0.08
Wodór (H)<= 0.0125
Żelazo (Fe)<= 0.25
Tytan (Ti)Równowaga

Kluczowe pierwiastki stopowe - aluminium i wanad - służą do wzmocnienia matrycy tytanowej poprzez wzmocnienie roztworu stałego i mechanizmy utwardzania wydzieleniowego po obróbce cieplnej.

Wariant ELI zapewnia ścisłą kontrolę zanieczyszczeń międzywęzłowych, takich jak O, N, C i Fe, aby zminimalizować szkodliwy wpływ na plastyczność i odporność na pękanie w wysokich temperaturach.

Właściwości

Poniżej przedstawiono niektóre kluczowe właściwości stopu Ti6Al4V ELI w postaci wstępnie stopionego proszku:

Właściwości mechaniczne

NieruchomośćWartość
Wytrzymałość na rozciąganie≥ 895 MPa (130 ksi)
Wytrzymałość na rozciąganie≥ 825 MPa (120 ksi)
Wydłużenie≥ 10%
Twardość334 HV (32 HRC)

Właściwości fizyczne

NieruchomośćWartość
Gęstość4,43 g/cm3
Temperatura topnienia1604 - 1660°C (2920 - 3020°F)
Przewodność cieplna6,7 W/m-K
Rezystywność elektryczna170 - 190 μΩ-cm

Właściwości drukowania

NieruchomośćWartość
Proces drukowaniaLaser - PBF, EBM<br>Arc - DED
Wielkość cząstek15 - 45 μm
Gęstość pozorna≥ 2,7 g/cm3
Przepływ≥ 30 s/50 g

Warunki świadczenia usług

NieruchomośćWartość
Maksymalna temperatura pracy400 - 500°C (750 - 930°F)
Odporność na korozjęOgólnie rzecz biorąc, doskonały
SpawalnośćDoskonały
Obróbka cieplnaRozwiązanie leczenie + wiek

Zastosowania

Unikalne właściwości proszku ze stopu tytanu Ti6Al4V ELI sprawiają, że nadaje się on do:

Lotnictwo i kosmonautyka

  • Wsporniki konstrukcyjne, obudowy, elementy silnika
  • Części płatowca i helikoptera, skrzydła, kadłuby
  • Systemy napędowe statków kosmicznych, dysze ciągu

Medycyna i stomatologia

  • Implanty ortopedyczne - biodro, kolano, mocowanie kręgosłupa
  • Implanty dentystyczne, korony, mosty, łączniki

Motoryzacja

  • Korbowody, zawory, koła turbosprężarki
  • Sprzęt do sportów motorowych - bloki silnika, zaciski hamulcowe

Chemiczny

  • Zbiorniki reaktora, wymienniki ciepła, rury, zbiorniki
  • Pompy, zawory, wieże reakcyjne, płuczki

Inne

  • Artykuły sportowe - rowery, kije golfowe, ramy
  • Obrona - pojazdy opancerzone, kamizelki kuloodporne
  • Energia - elementy głowicy odwiertu, części końcowe cieczy

Poniższa tabela podsumowuje niektóre typowe zastosowania komponentów Ti6Al4V ELI wytwarzanych przy użyciu technik metalowych AM:

PrzemysłZastosowaniaKorzyści
Lotnictwo i kosmonautykaŁopatki turbiny, wsporniki silnikaOszczędność wagi, wydajność
BiomedyczneImplanty biodrowe, czaszkoweBiokompatybilność, osteointegracja
MotoryzacjaPręty łączące, zaciski hamulcoweLekkość, niestandardowe geometrie
EnergiaCzęści końcowe płynów, elementy głowicy odwiertuOdporność na korozję, mniejsze zapasy

Produkcja addytywna z wykorzystaniem proszku Ti6Al4V ELI jest ceniona za umożliwienie:

  • Redukcja wagi - lżejsze niż stal, stopy niklu
  • Konsolidacja części - mniej elementów złącznych i spawów
  • Niestandardowe geometrie - optymalizacja topologii
  • Zmniejszona ilość odpadów - minimalne zużycie surowców
  • Produkcja just-in-time - krótszy czas realizacji

Specyfikacje

Produkty proszkowe z tytanu Ti6Al4V ELI są dostępne zgodnie z następującymi specyfikacjami:

StandardTyp/klasa OznaczenieLimity składu
ASTM F2924Ti6Al4V ELIWartości graniczne O, Fe, N, C zgodnie z ASTM F136
ASTM F3001Klasa 23 ELIZakresy Al, V, O, N, C
ISO 23377Ti6Al4V ELILimity O, N, C, H

Popularne rozmiary zgodne z normą ASTM B214 to:

KlasaWielkość cząstek (μm)Zawartość tlenu (%)
-100+325 mesh45 - 1490.08 - 0.13
-200 mesh≤ 75≤ 0.14
-325 mesh≤ 45≤ 0.12

Drobniejsze cząstki o wielkości do 10 μm mogą być dostępne do drukowania w wysokiej rozdzielczości.

Dostawcy i ceny

Poniżej znajduje się tabela kilku wiodących światowych dostawców proszku Ti6Al4V ELI oraz typowe ceny w USD za kilogram:

DostawcaCeny ($/kg)
AP&C$275 – $325
Carpenter Additive$250 – $300
GKN Hoeganaes$290 – $380
Praxair$310 – $350
Sandvik Osprey$280 – $335

Średnia cena na 2024 r. wynosi około $300/kg za proszek Ti6Al4V ELI spełniający normę ASTM F2924 lub podobne specyfikacje dostosowane do zastosowań AM.

Jako gatunek premium, proszki ELI mają prawie 100% premii cenowej w stosunku do standardowych proszków Ti6Al4V (~ $150-$200/kg).

Czynniki wpływające na cenę obejmują wielkość zamówienia, rozkład wielkości cząstek, zawartość międzywarstw, morfologię, gęstość pozorną i charakterystykę przepływu.

Porównania

Ti6Al4V ELI vs. Ti6Al4V

  • Warianty o bardzo niskiej zawartości śródmiąższu (ELI) są czystsze, bardziej plastyczne, twardsze i spójne.
  • Gatunki ELI mają niższy poziom tlenu, azotu, węgla i żelaza.
  • Ti6Al4V ELI kosztuje około 100% więcej niż proszek Ti6Al4V.
  • Właściwości są bardzo podobne - Ti6Al4V oferuje odpowiednią wydajność dla większości zastosowań.
  • Branże takie jak lotnictwo i kosmonautyka wymagają stosowania gatunków ELI do krytycznych części obrotowych w silnikach odrzutowych lub płatowcach.

Ti6Al4V ELI vs. CP Titanium Grade 2

  • Ti6Al4V ELI ma wyższą wytrzymałość - ponad 50% wzrost wytrzymałości na rozciąganie i granicy plastyczności.
  • Zachowuje biokompatybilność i odporność na korozję tytanu CP.
  • Dodatki stopowe sprawiają, że Ti6Al4V jest mniej podatny na formowanie, ale nadaje się do obróbki cieplnej w celu wzmocnienia.
  • CP Ti Grade 2 ma niższą twardość i szybciej się zużywa, ale jest tańszy.
  • Oba są popularnymi materiałami do implantów ortopedycznych, takich jak protezy stawu biodrowego i kolanowego.

Ti6Al4V ELI vs. stal nierdzewna 316L

  • Ti6Al4V ELI ma mniejszą gęstość - prawie o połowę mniejszą niż stal 316L - dzięki czemu jest lżejszy.
  • Dzięki niskiej gęstości oferuje 2-3-krotnie wyższą wytrzymałość właściwą.
  • Stal jest łatwiejsza/tańsza w obróbce, ale narażona na korozję

Ti6Al4V ELI vs. Inconel 718

  • Inconel 718 ma o ponad 50% wyższą wytrzymałość na rozciąganie niż wyżarzony stop Ti6Al4V ELI.
  • Inconel jest jednak niemal dwukrotnie gęstszy, co niweluje znaczną przewagę w zakresie wytrzymałości.
  • Ti6Al4V ELI lepiej zachowuje wytrzymałość w podwyższonych temperaturach - do 300°C.
  • Inconel 718 oferuje odporność na utlenianie do 700°C, ale jest znacznie trudniejszy w obróbce.
  • Zarówno stop niklu, jak i proszek tytanu są szeroko stosowane w silnikach lotniczych i elementach płatowca.

Ti6Al4V ELI vs. chrom kobaltowy (CoCr)

  • Jako biokompatybilny stop metali, CoCr konkuruje z Ti6Al4V ELI w implantach medycznych, takich jak protezy stawu kolanowego i biodrowego.
  • Ti6Al4V ELI ma bardziej idealne połączenie wytrzymałości, plastyczności i odporności na pękanie.
  • Promuje lepszą osteointegrację i wzrost kości w czasie.
  • Stop CoCr może być narażony na wypłukiwanie jonów metali, co prowadzi do ryzyka zapalenia.
  • Ti6Al4V ELI jest preferowany do implantów ortopedycznych, podczas gdy CoCr jest częściej stosowany w stomatologii.

Plusy i minusy

Zalety tytanu Ti6Al4V ELI:

  • Doskonały stosunek wytrzymałości do wagi
  • Niska gęstość przekłada się na lekkość części
  • Zachowuje właściwości w podwyższonych temperaturach
  • Odporność na korozję w trudnych warunkach
  • Bioinert - unika odrzucenia przez tkanki ludzkiego ciała
  • Surowiec w postaci proszku umożliwia uzyskanie złożonych, zoptymalizowanych kształtów przy użyciu AM
  • Szeroki zakres zastosowań w różnych branżach

Wady:

  • Droższe niż proszki stalowe lub aluminiowe
  • Niższa wytrzymałość na rozciąganie i zmęczenie niż w przypadku stopów niklu
  • Niższa twardość i odporność na zużycie wymagają powłok
  • Reaktywność z tlenem w wysokich temperaturach
  • Mniejsza przewodność cieplna i elektryczna w porównaniu z innymi metalami

Wnioski

Proszek tytanowy Ti6Al4V ELI stworzył niszę umożliwiającą produkcję wysokowydajnych części w przemyśle lotniczym, medycznym, motoryzacyjnym i specjalistycznym.

Jego dostosowany skład minimalizuje szkodliwe zanieczyszczenia, zachowując jednocześnie wytrzymałość, odporność na pękanie i biokompatybilność stopu tytanu.

Swoboda projektowania części, szybkie prototypowanie, redukcja odpadów i oszczędność zapasów jeszcze bardziej rozszerzają rynki dla Ti6Al4V ELI.

W miarę dojrzewania technologii AM można oczekiwać powszechnego zastosowania poza lotnictwem i kosmonautyką w implantach, komponentach do sportów motorowych, sprzęcie do przenoszenia płynów - pod warunkiem zrzucenia barier kosztowych w stosunku do obecnych technologii, takich jak kucie i obróbka skrawaniem.

Najczęściej zadawane pytania

P: Co oznacza oznaczenie ELI dla proszku Ti6Al4V?

O: ELI to skrót od "extra low interstitial" odzwierciedlający ściślejszą kontrolę zanieczyszczeń O, N, C, H w celu zwiększenia plastyczności i odporności na pękanie.

P: Czy Ti6Al4V ELI jest zatwierdzony do użytku medycznego lub lotniczego?

O: Tak, wiodące organy normalizacyjne, takie jak ASTM F2924, ISO 23377, uznają kompozycje Ti6Al4V ELI - dopuszczenie do stosowania w implantach ludzkich lub krytycznych zastosowaniach lotniczych.

P: Czy proszek Ti6Al4V ELI wymaga późniejszego prasowania izostatycznego na gorąco (HIP)?

Niekoniecznie - dzisiejsze maszyny AM mogą dostarczać >99% gęstych struktur Ti6Al4V rywalizujących z właściwościami odlewanymi/kutymi bez HIP.

P: Czy można poddawać obróbce cieplnej i starzeniu wydrukowane w 3D części z Ti6Al4V ELI?

Tak, obróbka roztworem, po której następuje starzenie, umożliwia utwardzanie wydzieleniowe do 60+ HRC, osiągając wytrzymałość na rozciąganie 1200+ MPa.

P: Jak ponowne użycie proszku Ti6Al4V ELI wpływa na właściwości drukowanych części?

O: Ponownie użyty proszek może być narażony na zwiększone pobieranie tlenu, co pogarsza plastyczność - odświeżony proszek jest zalecany do zastosowań krytycznych.

P: Czy spawanie Ti6Al4V ELI wymaga spawania w osłonie gazu obojętnego?

O: Tak, ekranowanie argonem o wysokiej czystości zapobiega przebarwieniom i kruchości; stosowane są również mieszanki helu.

Uzyskaj najnowszą cenę

Aby wypełnić ten formularz, włącz obsługę JavaScript w przeglądarce.