Proszki tytanowe: produkcja, charakterystyka,
Spis treści
Przegląd
Proszek tytanowy jest wszechstronnym materiałem metalicznym cenionym za unikalne połączenie wysokiej wytrzymałości, niskiej gęstości, odporności na korozję i biokompatybilności. Jako proszek, tytan ułatwia zaawansowane techniki produkcyjne, takie jak formowanie wtryskowe metali (MIM), wytwarzanie addytywne (AM), prasowanie izostatyczne na gorąco (HIP) oraz prasowanie i spiekanie w metalurgii proszków (PM) w celu tworzenia złożonych elementów tytanowych.
Kluczowe zastosowania proszku tytanowego obejmują elementy lotnicze, implanty medyczne, części samochodowe, sprzęt sportowy, przetwarzanie chemiczne i produkty konsumenckie. Ten przewodnik zawiera kompleksowy przegląd proszku tytanowego, w tym metody produkcji, składy stopów, charakterystykę, właściwości, specyfikacje, zastosowania i globalnych dostawców. Ma na celu pomóc inżynierom, projektantom produktów i kierownikom programów technicznych w wyborze i stosowaniu proszki tytanowe.

Produkcja proszku tytanowego
Proszek tytanowy jest wytwarzany przy użyciu następujących podstawowych metod:
Metody produkcji proszku tytanowego
- Atomizacja gazu – Gaz obojętny pod wysokim ciśnieniem rozbija stopiony tytan na sferyczny proszek
- Atomizacja plazmowa – Łuki elektrod tytanowych tworzą bardzo drobny sferyczny proszek
- Hydryzacja/Dehydryzacja – Proszek wodorku tytanu (TiO2) jest dehydryzowany na drobne proszki
- Frezowanie mechaniczne – Mielenie kulowe rozbija wióry tytanu na nieregularne cząstki
- Sferoidyzacja plazmy – Nieregularny proszek stopiony w plazmie w celu uzyskania sferycznych kształtów
Atomizacja gazowa i mielenie mechaniczne są najczęstsze, tworząc odpowiednio sferyczne i kątowe kształty proszku. Dodatkowe przesiewanie, kondycjonowanie i mieszanie tworzą rozkłady wielkości cząstek specyficzne dla zastosowania.
Składy proszku tytanowego
Chociaż dostępne są komercyjnie czyste proszki tytanowe dostępne są, większość proszków do zastosowań przemysłowych zawiera niewielkie ilości pierwiastków stopowych:
Typowe składy proszku tytanowego
Stop | Podstawowe pierwiastki stopowe | Kluczowe cechy charakterystyczne |
---|---|---|
Tytan CP | 99.5%+ Ti | Doskonała odporność na korozję |
Ti-6Al-4V | 6% Al, 4% V | Wysoka wytrzymałość, możliwość obróbki cieplnej |
Ti-6Al-7Nb | 6% Al, 7% Nb | Wysoka wytrzymałość, biokompatybilność |
Ti-555 | 5% Al, 5% Mo, 5% V | Możliwość obróbki cieplnej, możliwość obróbki mechanicznej |
Ti-1023 | 10% V, 2% Fe, 3% Al | Wysoka wytrzymałość, dobra ciągliwość |
Dodatki aluminium, wanadu i niobu są powszechne w celu zwiększenia wytrzymałości i obrabialności. Pojawiają się również śladowe ilości boru, węgla, żelaza i tlenu.
Stopowanie dostosowuje mikrostrukturę, twardość, obrabialność i inne właściwości, zachowując jednocześnie doskonałą odporność na korozję.
Charakterystyka proszków tytanowych
Kluczowe cechy proszku tytanowego obejmują:
Charakterystyka proszku tytanowego
Charakterystyka | Typowe wartości | Znaczenie |
---|---|---|
Wielkość cząstek | 10 - 150 mikronów | Zachowanie podczas spiekania, wykończenie powierzchni |
Kształt cząsteczki | Sferyczne, kątowe, dendrytyczne | Przepływ proszku i gęstość upakowania |
Gęstość pozorna | 1,5 – 4,0 g/cm3 | Zachowanie podczas prasowania i obsługi |
Gęstość kranu | 2,5 - 4,5 g/cc | Wskaźnik ściśliwości |
Natężenie przepływu w hali | 25 - 35 s/50g | Płynność proszku |
Utrata przy zapłonie | 0,1 – 0,5% wag. | Zawartość tlenu i wilgoci |
Piroforyczność | Brak | Palność i środki ostrożności podczas obchodzenia się |
Rozkład wielkości cząstek i kształt proszku znacząco wpływają na przepływ proszku, zagęszczanie, reakcję spiekania i gęstość prasowanych i spiekanych części. Gęstość pozorna wskazuje na ściśliwość proszku.
Właściwości Proszki tytanowe
Kluczowe właściwości proszku tytanowego obejmują:
Właściwości proszku tytanowego
Nieruchomość | Czysty Ti | Ti-6Al-4V | Ti-6Al-7Nb |
---|---|---|---|
Gęstość | 4,5 g/cc | 4,43 g/cm3 | 4,52 g/cm3 |
Wytrzymałość na rozciąganie | 240 MPa | 930 MPa | 900 MPa |
Wytrzymałość na rozciąganie | 170 MPa | 860 MPa | 825 MPa |
Wydłużenie | 24% | 10% | 15% |
Moduł sprężystości | 102 GPa | 114 GPa | 105 GPa |
Twardość | 80 HB | 334 HB | 321 HB |
Ciepło właściwe | 522 J/kg·K | 526 J/kg·K | 527 J/kg·K |
Przewodność cieplna | 7,2 W/m-K | 7,2 W/m-K | 6,7 W/m-K |
Stopowanie z aluminium, wanadem i niobem znacznie zwiększa wytrzymałość i twardość. Konkretne właściwości zależą w dużej mierze od ostatecznej mikrostruktury.
Zastosowania proszku tytanowego
Kluczowe zastosowania proszku tytanowego obejmują:
Zastosowania proszku tytanowego
Przemysł | Zastosowania | Kluczowe powody |
---|---|---|
Lotnictwo i kosmonautyka | Elementy konstrukcyjne, łopatki turbin, elementy złączne | Wysoki stosunek wytrzymałości do wagi |
Medyczny | Implanty ortopedyczne, implanty dentystyczne, narzędzia chirurgiczne | Biokompatybilność, odporność na korozję |
Motoryzacja | Korbowody, zawory, sprężyny, elementy złączne | Zmniejszenie wagi, wydajność |
Chemiczny | Zbiorniki, rury, zawory, pompy | Odporność na korozję |
Artykuły sportowe | Kije golfowe, rowery, kaski | Wytrzymałość, dostosowane właściwości mechaniczne |
Petrochemia | Narzędzia wiertnicze, części głowicy odwiertu | Wytrzymałość, odporność na korozję |
Unikalne właściwości tytanu sprawiają, że jest on atrakcyjny do redukcji masy w komponentach lotniczych przy jednoczesnym zachowaniu integralności mechanicznej w ekstremalnych warunkach.
Doskonała biokompatybilność i odporność na korozję napędzają jego zastosowanie w implantach ortopedycznych i dentystycznych. Zdolność do dostosowywania właściwości tytanu ułatwia produkcję artykułów sportowych o specjalnych parametrach użytkowych.
Specyfikacje dla proszków tytanowych
Składy i jakość proszku tytanowego są określone przez różne standardowe specyfikacje:
Standardy proszku tytanowego
Standard | Zakres | Wielkość cząstek | Czystość | Chemia |
---|---|---|---|---|
ASTM B348 | Proszek Ti klasy 1-4 bez domieszek | -635 mesh | 99,5%, 99,9%, 99,95% Ti | Limity O, C, N, H |
ASTM B801 | Proszek stopu Ti-6Al-4V | -635 mesh | Zakresy składu Ti, Al, V | Limity międzywęzłowe |
ISO 23301 | Proszek Ti do produkcji addytywnej | 10-45 mikronów | 99.5%+ Ti | Limity O, N, C, H, Fe |
AMS 4992 | Proszek Ti-6Al-4V klasy lotniczej | -150 mesh | Zakresy składu Ti, Al, V | Limity międzywęzłowe |
Definiują one dopuszczalne poziomy dodatków stopowych, zanieczyszczeń takich jak tlen/azot/węgiel, rozkładów wielkości cząstek i innych metod badań istotnych dla różnych zastosowań.
Globalni dostawcy Proszki tytanowe
Wiele dużych korporacji produkuje proszki tytanowe wraz z mniejszymi, regionalnymi producentami:
Producenci proszków tytanowych
Dostawca | Metody produkcji | Materiały | Możliwości |
---|---|---|---|
ATI Metals | Atomizacja gazu | Ti-6Al-4V, Ti-1023, czysty Ti | Szeroki zakres stopów, duże wolumeny |
Praxair | Atomizacja gazu | Ti-6Al-4V, CP Ti | Małe partie, szybka dostawa |
Carpenter Additive | Atomizacja gazowa, hydruracja-dehydruracja | Ti-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb, czysty Ti | Stopy na zamówienie, małe partie |
AP&C | Atomizacja plazmowa | CP Ti, stopy Ti | Ultrawdrobny proszek 10-45 mikronów |
Tekna | Sferoidyzacja plazmy | Ti-6Al-4V, CP Ti | Konwersja wiórów na proszek sferyczny |
Baoji Hanz Titanium | Hydriding | CP Ti, Ti-6Al-4V | Niskokosztowy chiński producent |
Wielu dostawców oferuje zarówno standardowe, jak i niestandardowe składy stopów. Niektórzy zapewniają przetwarzanie złomu i wiórów na proszek.
Wybór proszku tytanowego
Kluczowe kwestie przy wyborze proszku tytanowego obejmują:
- Skład stopu – Równowaga pożądanych właściwości, takich jak wytrzymałość, ciągliwość, twardość
- Poziom czystości – Wpływa na właściwości mechaniczne i mikrostrukturę
- Rozmiar i kształt cząstek – Wpływa na przepływ proszku, gęstość, wykończenie powierzchni
- Gęstość pozorna i kranowa – Wskazuje ściśliwość i reakcję spiekania
- Kompatybilność chemiczna – Dla warunków eksploatacji, takich jak kwasy lub słona woda
- Procedury pobierania próbek – Reprezentatywne testowanie partii proszku
- Certyfikaty jakości – ISO 9001, AS9100 itp.
- Wiedza techniczna od producenta proszku
Próbki, konstrukcje i prototypy pomagają zakwalifikować nowe stopy i proszki do danego zastosowania. Ścisła współpraca z renomowanymi dostawcami pozwala uzyskać dobrze scharakteryzowany proszek tytanowy dla optymalnych rezultatów.

FAQ
Jaka jest korzyść z proszku tytanowego atomizowanego plazmowo?
Atomizacja plazmowa wytwarza bardzo sferyczne, płynne cząstki o wielkości typowo 10-45 mikronów. Umożliwia to doskonałą gęstość spiekania i wykończenie powierzchni.
Co powoduje, że proszek tytanowy jest piroforyczny?
Piroforyczne proszki tytanowe zapalają się spontanicznie w powietrzu. Jest to spowodowane bardzo małymi rozmiarami cząstek poniżej 10 mikronów, co znacznie zwiększa powierzchnię i reaktywność. Do obsługi proszków piroforycznych należy stosować obojętny gaz.
Jak kształt cząstek wpływa na właściwości proszku tytanowego?
Proszek sferyczny dobrze płynie i zapewnia wyższą i bardziej równomierną gęstość i właściwości mechaniczne. Proszek nieregularny zapewnia lepszą wytrzymałość w stanie surowym i ściśliwość, ale mniej przewidywalne kurczenie się.
Jakie obróbki końcowe mogą poprawić ponowne użycie proszku tytanowego?
Przesiewanie, mielenie i obróbka cieplna umożliwiają ponowne użycie proszków niespełniających norm. Sferoidyzacja plazmowa przekształca wióry i grubsze cząstki w surowiec w postaci proszku sferycznego.
Jakie normy mają zastosowanie do produkcji addytywnej części tytanowych?
ASTM F3001-14 obejmuje charakterystykę i kontrolę jakości proszku stopu Ti do AM. ASTM F2924-14 podaje standardowe metody badań do oceny właściwości mechanicznych tytanu AM.
Czy można drukować 3D strukturę kompozytową tytanowo-stalową?
Tak, niektóre procesy druku 3D metali przechodzą między stopami tytanu i stali nierdzewnej w obrębie jednej części poprzez precyzyjne przełączanie materiałów w celu budowy komponentów bimetalicznych.
Wnioski
Proszek tytanowy zapewnia inżynierom dużą elastyczność w budowie wysokowydajnych komponentów dzięki unikalnym właściwościom metalu. Staranny dobór charakterystyki proszku i ścisła współpraca z doświadczonymi dostawcami umożliwia uzyskanie optymalnych rezultatów w wielu krytycznych zastosowaniach. Trwający postęp nadal zwiększa możliwości, jakość i opłacalność procesów metalurgii proszków tytanowych.
Udostępnij
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

Wysokowydajne segmenty łopatek dysz: Rewolucja w wydajności turbin dzięki drukowi 3D w metalu
Czytaj więcej "
Drukowane w 3D mocowania dla samochodowych czujników radarowych: Precyzja i wydajność
Czytaj więcej "Informacje o Met3DP
Ostatnia aktualizacja
Nasz produkt
KONTAKT
Masz pytania? Wyślij nam wiadomość teraz! Po otrzymaniu wiadomości obsłużymy Twoją prośbę całym zespołem.

Proszki metali do druku 3D i produkcji addytywnej