Proszek borku tytanu
Spis treści
titanium boride powder to zaawansowany materiał ceramiczny ceniony za swoją wyjątkową twardość i odporność na zużycie. Ten proszek borowy stał się ważnym surowcem w kilku sektorach przemysłu, poszukujących doskonałej wydajności w wymagających warunkach.
Przegląd proszku borku tytanu
Borek tytanu to wysoce ogniotrwały materiał ceramiczny o empirycznym wzorze chemicznym TiB2. Oto krótki przegląd jego właściwości i cech:
Nieruchomość | Charakterystyka |
---|---|
Skład chemiczny | 66% Tytan, 34% Bor wagowo |
Wygląd | Szary lub czarny proszek |
Struktura krystaliczna | Sześciokątna struktura kratowa |
Gęstość | 4,5 g/cc |
Twardość | Około 30 GPa Vickers |
Stabilność w wysokich temperaturach | Temperatura topnienia 1800°C (3273°F) |
Odporność na utlenianie | Odporność na temperaturę do 1100°C w powietrzu |
Przewodność cieplna | 60-105 W/mK |
Przewodność elektryczna | Przewodzi prąd jak metal |
Współczynnik tarcia | 0,3 Dynamiczny przeciwko stali |
Te nieodłączne właściwości sprawiają, że borowodorek tytanu nadaje się do specjalistycznych zastosowań wymagających twardości, odporności na zużycie, stabilności termicznej i innych ekstremalnych właściwości, którym nie dorównują metale lub alternatywne materiały ceramiczne.
Ekstremalna twardość TiB2, rywalizująca z diamentem i sześciennym azotkiem boru, jest szczególnie przydatna w zastosowaniach ściernych, gdzie wymagana jest wysoka odporność na erozję. Połączenie twardości, stabilności chemicznej i wysokiej temperatury topnienia sprawia, że materiał ten może być stosowany w agresywnych środowiskach.
Tymczasem metaliczna przewodność elektryczna pozwala borkowi tytanu rozpraszać ładunki elektrostatyczne w procesach podatnych na iskrzenie. Niska gęstość w porównaniu do metali takich jak węglik wolframu dodatkowo poszerza jego potencjalne zastosowania.
![Borek tytanu w proszku 1 titanium boride powder](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/in718-powder.jpg)
Metody produkcji Proszek borku tytanu
Komercyjna produkcja proszku borku tytanu opiera się na zaawansowanych procesach prowadzonych w bardzo wysokich temperaturach, które mogą ułatwić reakcję między tytanem a związkami boru.
Oto główne szlaki produkcyjne:
Metoda | Opis | Charakterystyka |
---|---|---|
Samonapędzająca się synteza wysokotemperaturowa (SHS) | Reakcje egzotermiczne między proszkami, takimi jak tlenek tytanu, tlenek boru lub kwas borowy, zapalają się, aby podtrzymać tworzenie TiB2. | - Proszki o wysokiej czystości - Zakres rozmiarów cząstek - Produkty aglomerowane wymagające mielenia |
Proces topienia łukiem elektrycznym | Łuk elektryczny używany do topienia i łączenia surowców tytanu i boru | - Niższa czystość materiału -Większe rozmiary ziaren - Może mieć heksagonalne defekty krystaliczne |
Tłoczenie na gorąco | Proszek TiB2 skonsolidowany pod wpływem ciepła i ciśnienia | - Produkty o niemal pełnej gęstości - Kontrolowana mikrostruktura - Wyższy koszt |
Metoda samorozprzestrzeniającej się syntezy wysokotemperaturowej (SHS) jest popularną metodą produkcji proszków ze względu na jej prostotę techniczną, czystość produktu i opłacalność. Jednak otrzymane materiały mają szeroki rozkład wielkości cząstek i zawierają aglomeraty.
Dodatkowe etapy mielenia mechanicznego i klasyfikacji są często wykorzystywane do kontrolowania rozkładu wielkości cząstek proszku borku tytanu pochodzącego z SHS w celu uzyskania optymalnej gęstości upakowania i spójności w zastosowaniach końcowych.
Tymczasem prasowanie na gorąco zapewnia w pełni gęste produkty z borku tytanu, takie jak pręty, płyty lub złożone kształty. Proces ten wiąże się jednak z wyższymi kosztami i jest niepraktyczny w przypadku produkcji proszku luzem.
Zastosowania ceramiki z borku tytanu
Ekstremalna twardość, właściwości ścierne i odporność termiczna borku tytanu sprawiają, że doskonale nadaje się on do następujących zastosowań:
Zastosowanie | Zastosowania | Korzyści |
---|---|---|
Części zużywające się | - Narzędzia tnące - Matryce do wytłaczania - Rysowanie matryc - Ostrza granulatora | - Twardość zbliżona do diamentu zapewnia odporność na ścieranie - Zachowuje wytrzymałość w wysokich temperaturach - Odporność na korozję i utlenianie |
Obróbka metali | - Narzędzia tnące - Rysowanie matryc - Matryce do wytłaczania - Komponenty maszyny | - Ekstremalna sztywność i twardość na gorąco - Niska rozszerzalność cieplna - Wytrzymuje temperatury spawania/formowania metalu |
Elektronika | - Grzałki katodowe - Uchwyty katod - Elementy pieca próżniowego - Komponenty do produkcji płytek półprzewodnikowych | - Wytrzymałość na wysokie temperatury - Odporność na szok termiczny - Przewodność elektryczna |
Jądrowy | - Pancerz reaktora termojądrowego - Pręty kontrolne reaktora rozszczepienia | - Zachowuje wytrzymałość podczas napromieniowania neutronami - Ekstremalna stabilność termiczna |
Te wymagające aplikacje wykorzystują wyjątkową twardość, odporność na zużycie i zdolność do pracy w wysokich temperaturach ceramiki z borku tytanu.
Ogniotrwała natura TiB2 pozwala mu wytrzymać ekstremalne środowiska ze stopionymi metalami, przepływami ściernymi i korozyjnymi warunkami procesowymi. Jego twardość przewyższa typowe materiały odporne na ścieranie, takie jak węglik wolframu, zapewniając dłuższą żywotność w warunkach erozyjnych.
Po wyprodukowaniu gotowych elementów, takich jak matryce i płytki skrawające, materiał ten wytrzymuje duże naprężenia w wysokich temperaturach podczas wytłaczania, ciągnienia i obróbki metali. Narzędzia z borku tytanu mogą pracować w temperaturach obróbki metali przekraczających 1000°C, w których inne materiały szybko straciłyby wytrzymałość.
W zastosowaniach elektronicznych borek tytanu oferuje wysoką sztywność i odporność na szoki termiczne podczas powtarzających się cykli ogrzewania i chłodzenia. Jego przewodność elektryczna zapobiega również gromadzeniu się ładunków elektrostatycznych.
Borek tytanu pozostaje stabilny wymiarowo i chemicznie, nawet gdy jest poddawany intensywnemu promieniowaniu neutronowemu w reaktorach jądrowych. Te właściwości sprawiają, że ceramika borkowa nadaje się zarówno do projektów reaktorów rozszczepieniowych, jak i termojądrowych.
Klasy i specyfikacje
Proszek borku tytanu odpowiedni do zastosowań technicznych jest produkowany zgodnie z rygorystycznymi specyfikacjami dotyczącymi składu chemicznego, czystości i wielkości cząstek.
Oto typowe klasy i parametry:
Parametr | Klasa A | Klasa B | Klasa C |
---|---|---|---|
Zawartość borku tytanu | > 94% | > 92% | > 90% |
Diborek tytanu | > 98% | > 95% | > 93% |
Zanieczyszczenia ogółem | < 3% | < 5% | < 7% |
Wielkość cząstek | 600 mesh (25 mikronów) | 400 mesh (38 mikronów) | 325 mesh (44 mikrony) |
Gęstość pozorna | 1,2-1,6 g/cc | 1,4-1,8 g/cc | 1,5-2,0 g/cc |
Prawdziwa gęstość | > 4,3 g/cc | > 4,2 g/cc | > 4,1 g/cc |
Oznaczenia klas odzwierciedlają czystość produktu i rozdrobnienie proszku dostosowane do różnych zastosowań. Klasa A reprezentuje najwyższej jakości proszek TiB2 o najniższym poziomie zanieczyszczeń i drobnym rozkładzie wielkości cząstek. Klasa C oferuje korzyści kosztowe, ale ma nieco więcej zanieczyszczeń i grubsze cząstki.
Kluczowe kontrole jakości komercyjnego proszku borku tytanu obejmują:
- Analiza chemiczna - Ilościowe oznaczenie TiB2, diborku tytanu i innych zanieczyszczeń elementarnych za pomocą dyfrakcji rentgenowskiej i spektroskopii w plazmie indukcyjnie sprzężonej.
- Analiza wielkości cząstek - Określenie profilu rozkładu wielkości poprzez pomiary dyfrakcji laserowej.
- Gęstość pozorna - Wskaźnik zdolności przepływu proszku oparty na metodzie gęstości kranowej. Wyższa gęstość ułatwia obsługę i równomierne wypełnienie matrycy.
- Struktura krystaliczna - Użycie SEM i XRD do sprawdzenia składu fazowego i struktury sieci dopasowanej do referencyjnego TiB2.
Dostawcy i ceny
Proszek borku tytanu jest sprzedawany bezpośrednio przez wiodących producentów specjalistycznych substancji chemicznych i zaawansowanych materiałów ceramicznych. Ceny zależą od stopnia czystości, rozkładu wielkości cząstek, wielkości zamówienia i poziomu dostosowania.
Dostawca | Stopnie | Ceny |
---|---|---|
Materiały Stanford | Klasa A, B, C | $340 - $1000/kg |
Edgetech Industries | Klasy niestandardowe | Kontakt w sprawie wyceny |
Atlantic Equipment Engineers | Techniczne, odczynniki itp. | $250 - $650/kg |
Treibacher | Moc przemysłowa | Kontakt w sprawie wyceny |
Japonia - nowe metale | Gatunki o wysokiej czystości | $800 - $4000/kg |
Ceny są najwyższe w przypadku gatunków borku tytanu o wysokiej czystości, odpowiednich do wymagających zastosowań, takich jak elektronika i energia jądrowa. Gatunki o niższej czystości z wyższymi zanieczyszczeniami i rozmiarami cząstek są tańsze.
Wielu dostawców oferuje również niestandardowe usługi w zakresie wymiarowania cząstek, obróbki powierzchni i dokumentacji jakościowej dostosowanej do indywidualnych wymagań klienta, co dodatkowo wpływa na ceny. Zakupy w dużych ilościach są zazwyczaj objęte zniżkami.
Porównanie między borkiem tytanu, węglikiem boru i węglikiem krzemu
Borek tytanu charakteryzuje się wyjątkową twardością, ustępując jedynie diamentowi i sześciennemu azotkowi boru wśród materiałów odpornych na ścieranie. Ale jak TiB2 wypada w porównaniu z bardziej powszechnymi ceramikami borkowymi i węglikowymi, takimi jak węglik boru (B4C) i węglik krzemu (SiC)?
Nieruchomość | Borek tytanu | Węglik boru | Węglik krzemu |
---|---|---|---|
Twardość | 30 GPa | 28 GPa | 24 GPa |
Gęstość | 4,5 g/cc | 2,5 g/cc | 3,2 g/cc |
Wytrzymałość na ściskanie | 2200 MPa | 3900 MPa | 3000 MPa |
Wytrzymałość na zginanie | 350 MPa | 400 MPa | 550 MPa |
Maksymalna temperatura użytkowania. | 2500°C | 2300°C | 1650°C |
Warunki termiczne. | 60 W/mK | 30 W/mK | 120 W/mK |
Kondycja elektryczna. | Metaliczny | Izolacja | Półprzewodnictwo |
Wskaźnik zużycia | 0,2 x 10^-6 mm3/Nm | 1,4 x 10^-6 mm3/Nm | 7,0 x 10^-6 mm3/Nm |
Cena | Wysoki $$$ | Niski $ | Średni $$ |
Powyższe porównania z proszkami węglika boru i węglika krzemu pokazują wyjątkową twardość borku tytanu przy jednoczesnym zachowaniu metalicznego przewodnictwa elektrycznego niespotykanego wśród materiałów ceramicznych.
- Diborek tytanu jest wysoce ogniotrwały, podobnie jak węglik boru, a jego stabilna wytrzymałość w wysokich temperaturach powyżej 2500°C przewyższa SiC.
- Szybkość zużycia TiB2 jest niezwykle niska, nawet w porównaniu do innych twardych materiałów ceramicznych, co czyni go bardziej odpornym na warunki erozyjne.
- Borek tytanu ma jednak stosunkowo niską wytrzymałość na zginanie i odporność na pękanie, co ogranicza jego zastosowanie w aplikacjach strukturalnych o bardzo wysokich naprężeniach.
Kluczową wadą jest wysoka cena proszku borku tytanu, która ogranicza jego absorpcję w porównaniu z bardziej ekonomicznymi materiałami ściernymi SiC i B4C. Jednak dłuższa żywotność komponentów TiB2 może uzasadniać wyższe początkowe inwestycje materiałowe poprzez niższe ogólne koszty cyklu życia produktu w wymagających zastosowaniach.
Zalety i ograniczenia Proszek borku tytanu
Oto zwięzłe podsumowanie kluczowych zalet i wad tego zaawansowanego materiału ceramicznego:
Zalety | Wady |
---|---|
- Wyjątkowa twardość, ustępująca jedynie diamentowi/CBN pod względem odporności na zużycie | - Stosunkowo kruchy z niską odpornością na pękanie |
- Możliwość pracy w ekstremalnie wysokich temperaturach przekraczających 2500°C | - Wyższe koszty materiałów w porównaniu z węglikiem wolframu lub azotkiem krzemu |
- Zachowuje wytrzymałość na ściskanie w podwyższonych temperaturach | - Trudne do pełnego zagęszczenia, wymagające prasowania na gorąco |
- Odporność na utlenianie/korozję nawet w wysokich temperaturach | - Ograniczona dostępność produktów komercyjnych |
- Wysoka przewodność cieplna | - Trudna obróbka wymagająca narzędzi diamentowych |
- Przewodzi prąd elektryczny, aby uniknąć gromadzenia się ładunku | - Podatny na hydrolizę wymagającą ostrożnego obchodzenia się z nim |
- Stosunkowo niska gęstość w porównaniu do innych twardych materiałów ceramicznych |
Borek tytanu wyróżnia się tym, że osiąga przewodność elektryczną podobną do metalu, zachowując jednocześnie wyjątkową twardość, właściwości termiczne i odporność chemiczną nieporównywalną z konkurencyjnymi materiałami. Umożliwia to radykalną poprawę trwałości komponentów, wydajności i kosztów cyklu życia w odpowiednich zastosowaniach.
![Borek tytanu w proszku 11 titanium boride powder](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/High-temperature-alloy.jpg)
FAQ
Czym jest proszek borku tytanu (TiB2)?
Borek tytanu (TiB2) to związek składający się z atomów tytanu i boru. Jest to materiał ceramiczny o wyjątkowych właściwościach, w tym wysokiej twardości, przewodności elektrycznej i odporności chemicznej.
Jakie są typowe zastosowania proszku TiB2?
Proszek TiB2 jest używany w różnych zastosowaniach, w tym w narzędziach skrawających, powłokach odpornych na zużycie, komponentach lotniczych i stykach elektrycznych. Jest on również wykorzystywany w produkcji kompozytów ceramicznych.
Jaki jest kolor i wygląd proszku TiB2?
Proszek borku tytanu ma zazwyczaj szary lub czarny kolor i drobną, pudrową konsystencję.
Jaka jest twardość proszku TiB2?
TiB2 słynie z wyjątkowej twardości, plasując się wśród najtwardszych znanych materiałów ceramicznych. Jego twardość mieści się zazwyczaj w zakresie 22-28 GPa w skali twardości Vickersa.
Czy TiB2 przewodzi prąd elektryczny?
Tak, TiB2 wykazuje dobrą przewodność elektryczną, dzięki czemu nadaje się do zastosowań, w których wymagana jest zarówno wysoka twardość, jak i przewodność elektryczna, takich jak styki elektryczne.
Udostępnij
Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
E-mail
MET3DP Technology Co., LTD jest wiodącym dostawcą rozwiązań w zakresie produkcji addytywnej z siedzibą w Qingdao w Chinach. Nasza firma specjalizuje się w sprzęcie do druku 3D i wysokowydajnych proszkach metali do zastosowań przemysłowych.
Zapytaj o najlepszą cenę i spersonalizowane rozwiązanie dla Twojej firmy!
Powiązane artykuły
Informacje o Met3DP
Odtwórz wideo
Ostatnia aktualizacja
Nasz produkt
KONTAKT
Masz pytania? Wyślij nam wiadomość teraz! Po otrzymaniu wiadomości obsłużymy Twoją prośbę całym zespołem.
![metalowe logo 3dp małe](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/metal-3dp-logo-small.png)
Proszki metali do druku 3D i produkcji addytywnej
PRODUKT
cONTACT INFO
- Miasto Qingdao, Shandong, Chiny
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731