Proszek Ti6Al4V

Przegląd

Proszek Ti6Al4VZnany również jako Ti-6Al-4V, tytan klasy 5, Ti 6-4 lub Ti 6/4, jest proszkiem stopu tytanu składającym się z tytanu, aluminium 6% i wanadu 4%. Oferuje wyjątkowe połączenie wysokiej wytrzymałości, niskiej wagi, odporności na korozję i biokompatybilności, co czyni go niezwykle wszechstronnym materiałem do zaawansowanych zastosowań w przemyśle lotniczym, urządzeniach medycznych, sprzęcie morskim i nie tylko.

Ti6Al4V jest uważany za konia roboczego wśród stopów tytanu, stanowiąc ponad 50% całkowitego zużycia tytanu na całym świecie. Ma jeden z najlepszych stosunków wytrzymałości do masy spośród wszystkich materiałów metalicznych i zachowuje swoje właściwości w ekstremalnych temperaturach.

Niektóre kluczowe właściwości i cechy proszku Ti6Al4V obejmują:

• Doskonały stosunek wytrzymałości do masy, wysoka wytrzymałość właściwa
• Niska gęstość - 4,43 g/cm3
• Wysoka odporność na korozję
• Biokompatybilność i zdolność do osteointegracji
• Dobre właściwości wysokotemperaturowe - użyteczność do 400°C z odpornością na utlenianie do 550°C
• Wysoka odporność na pękanie i wytrzymałość zmęczeniowa
• Dostępne w różnych zakresach rozmiarów i morfologii - kuliste, kątowe

Dzięki swoim wszechstronnym właściwościom Ti6Al4V znajduje dziś różnorodne zastosowania w różnych branżach.

Rodzaje proszków Ti6Al4V

Proszek ze stopu Ti6Al4V jest dostępny w różnych rozmiarach, kształtach i metodach produkcji dostosowanych do konkretnych zastosowań:

Rozmiar cząstek: Dostępne od 15 mikronów do 150+ mikronów w zależności od metody produkcji

Rozkład wielkości: Klasyfikowane/sieciowane, mieszane lub niestandardowe specyfikacje

Standardy: ASTM B348, AMS 4943, AMS 4928, AMS 4967

Skład proszku Ti6Al4V

Ti6Al4V jest zgodny ze specyfikacją Aerospace Material Specification (AMS) 4928 i ma skład nominalny:

Żelazo, tlen i azot to powszechnie występujące zanieczyszczenia. Skład jest rutynowo analizowany, aby upewnić się, że spełnia specyfikacje klasy lotniczej przed rozpyleniem na proszek.

Właściwości proszku Ti6Al4V

Ti6Al4V jest ceniony za wyjątkową równowagę właściwości mechanicznych, odporności na korozję, lekkości i biokompatybilności. Jego właściwości obejmują:

Właściwości termiczne
Współczynnik rozszerzalności cieplnej - 8,6 x 10-6 /K (20-100°C)
Przewodność cieplna - 7,2 W/m.K
Maksymalna temperatura pracy - 400°C

Odporność na korozję
Doskonała odporność na korozję porównywalna z niestopowym tytanem Odporność na korozję powodowaną przez większość kwasów, wilgotnych gazów i organicznych substancji chemicznych

Tworzenie stabilnej i wysoce adhezyjnej warstwy powierzchniowej tlenku zapewnia doskonałą odporność na środowisko zasolone. Ti6Al4V wykazuje lepszą ochronę niż stal nierdzewna w roztworach chlorków ze względu na niższe współczynniki dyfuzji tlenu i chlorków.

Zastosowania proszku Ti6Al4V

Dzięki dobrze wyważonym właściwościom Ti6Al4V znajduje dziś różnorodne zastosowania przemysłowe i medyczne:

Produkcja addytywna rozszerza zastosowania stopów tytanu we wszystkich tych sektorach, umożliwiając tworzenie dowolnych geometrii, które wcześniej nie były możliwe.

Specyfikacja proszku Ti6Al4V

Proszek tytanowy klasy 5 Eli musi również spełniać dodatkowe wymagania klienta dotyczące:

• Kształt cząsteczki
• Płynność
• Gęstość pozorna
• Gęstość kranu
• Gęstość piknometru
• Analiza chemiczna
• Właściwości mechaniczne

Producenci wytwarzający proszek Ti6Al4V stosują certyfikowane systemy zarządzania jakością i protokoły testowe przed dostarczeniem go klientom m.in. z sektora obronnego, lotniczego, energetycznego, sportów motorowych i medycznego.

Dostawcy proszku Ti6Al4V

Proszek Ti6Al4V jest wytwarzany poprzez atomizację gazową lub plazmową w celu wytworzenia sferycznego proszku odpowiedniego do AM. Surowcem wyjściowym jest przetopiona łukiem próżniowym (VAR) lub stopiona wiązką elektronów (EBM) płyta stopowa, która jest rozpylana na drobne kropelki, które zestalają się w cząstki proszku podczas szybkiego chłodzenia.

Kluczowymi globalnymi dostawcami sferycznych i wstępnie stopowych proszków Ti6Al4V są:

Proszek Ti6Al4V może być zamawiany w małych ilościach do zastosowań badawczych i prototypowania. Niestandardowe stopy i charakterystyki cząstek są również możliwe dla firm z ustalonymi umowami na dostawy.

Ceny:
Jako wysokowydajny stop wymagający zaawansowanej produkcji, proszek Ti6Al4V ma wyższą cenę niż standardowe gatunki tytanu i innych proszków metalowych. Ceny wahają się od $100/kg do $500/kg w zależności od:

• Ilość zamówienia
• Kształt i rozkład wielkości cząstek
• Dostosowanie właściwości chemicznych/mechanicznych
• Wymagania dotyczące testowania i certyfikacji
• Czynniki ekonomiczne - dynamika popytu i podaży, koszty surowców

Gatunki o wyższej czystości wykorzystywane w urządzeniach medycznych i zastosowaniach lotniczych są droższe. Koszty odnotowały tendencję spadkową wraz ze wzrostem zdolności produkcyjnych na całym świecie.

Jak wybrać proszek Ti6Al4V?

Wybór odpowiedniego proszku Ti6Al4V zależy od konkretnego zastosowania i wymagań procesowych. Niektóre kluczowe kwestie obejmują:

Wytwarzanie przyrostowe

• Kształt cząstek - kulisty/ukształtowany rozkład dla lepszego przepływu i upakowania
• Rozmiar cząstek - drobny <45 mikronów dla lepszej rozdzielczości i wykończenia powierzchni
• Wąski zakres rozmiarów - zapewnia równomierne topienie i zagęszczanie
• Wysoka czystość proszku >99,5% tytanu dla mniejszego zanieczyszczenia
• Niska zawartość tlenu, azotu i węgla

Formowanie wtryskowe metali (MIM)

• Nieregularny, kanciasty proszek zapewniający wyższą zieloną wytrzymałość
• Średni rozmiar cząstek - 100 mesh
• Mieszanka proszku ze składnikami wiążącymi
• Klasa ekonomiczna spełniająca cele kosztowe

Natrysk termiczny

• Wielkość cząstek odpowiednia dla procesu natryskiwania
• Porowaty proszek wodorkowy HDH umożliwia lepsze wiązanie powłoki
• Możliwość opracowania niestandardowego stopu

Metalurgia proszków

• Kanciasty, porowaty proszek do zagęszczania
• Mieszanka proszków dostosowana do zastosowania
• Stop zmodyfikowany pod kątem reakcji spiekania

Skonsultuj się z producentami proszków na wczesnym etapie procesu projektowania, aby wybrać optymalny proszek dostosowany do konkretnych wymagań komponentów.

Zalety i ograniczenia proszku Ti6Al4V

Zalety

• Wysoki stosunek wytrzymałości do wagi
• Zachowuje właściwości w podwyższonych temperaturach
• Doskonała odporność na korozję
• Bioinert - nie wywołuje niepożądanych reakcji po wszczepieniu
• Surowiec w postaci proszku umożliwia wytwarzanie złożonych części w kształcie siatki za pomocą AM
• Możliwość dostosowania właściwości mechanicznych poprzez obróbkę cieplną
• Nadaje się do recyklingu, aby zminimalizować straty

Ograniczenia

• Wysoki koszt materiału w porównaniu do stali i stopów aluminium
• Wymaga wysokich temperatur przetwarzania, ryzyko zanieczyszczenia tlenem
• Niższa sztywność niż w przypadku stali
• Wrażliwość na ostre karby - ryzyko pęknięcia
• Trudne w obróbce, wymagające specjalnego oprzyrządowania

Inżynierowie wybierają Ti6Al4V tam, gdzie wytrzymałość, odporność na temperaturę, biokompatybilność i odporność na korozję przewyższają ograniczenia kosztowe w krytycznych częściach konstrukcyjnych.

Proszek Ti6Al4V a rozwiązania alternatywne

Ti6Al4V konkuruje ze stalą nierdzewną, stopami kobaltowo-chromowymi, gatunkami aluminium i czystym tytanem. Poniżej przedstawiono porównanie kluczowych parametrów:

poznaj więcej procesów druku 3D