Титановый порошок для 3D-печати
Титановый порошок для 3d-печати - это прочный, легкий конструкционный металл, нашедший широкое применение в аддитивном производстве в аэрокосмической, медицинской, автомобильной и промышленной отраслях. Порошки титановых сплавов, таких как Ti-6Al-4V, позволяют печатать сложные детали в 3D, обеспечивая высокую прочность, коррозионную стойкость и биосовместимость.
Низкая стоимость заказа
Обеспечиваем низкую минимальную партию заказа для удовлетворения различных потребностей.
OEM И ODM
Предоставление индивидуальных продуктов и услуг по проектированию для удовлетворения уникальных потребностей заказчиков.
Достаточный запас
Обеспечить быструю обработку заказов и предоставить надежный и эффективный сервис.
Удовлетворенность клиентов
Обеспечивать высокое качество продукции, ставя во главу угла удовлетворение потребностей клиентов.
поделиться этим продуктом
Оглавление
Обзор
Титан - прочный, легкий конструкционный металл, который находит широкое применение в аддитивном производстве в аэрокосмической, медицинской, автомобильной и промышленной отраслях. Порошки титановых сплавов, таких как Ti-6Al-4V, позволяют печатать сложные детали в 3D, обеспечивая высокую прочность, коррозионную стойкость и биосовместимость.
Выборочное лазерное плавление (SLM) и электронно-лучевое плавление (EBM) позволяют перерабатывать тонкий титановый порошок в полностью плотные компоненты со сложным дизайном, которые невозможно получить с помощью механической обработки или литья. В этом руководстве рассматриваются составы титановых сплавов, данные о свойствах, области применения, параметры принтера и поставщики, чтобы использовать преимущества 3D-печати металлов.
Состав порошков для титановой печати
Титановые сплавы состоят в основном из титана и других легирующих элементов, таких как алюминий, ванадий, железо, молибден и другие, для улучшения специфических свойств. Наиболее распространенные марки титана для AM включают:
Сплав | Ti Content | Основные легирующие элементы |
---|---|---|
Ti-6Al-4V | Bal. 88%+ | Алюминий 6%, ванадий 4% |
Ti-6Al-4V ELI | Bal. 89%+ | Алюминий 6%, ванадий 4% |
Ti 6242 | Bal. | Алюминий 6%, молибден 2% |
Ti64 | Bal. 90% | Алюминий 6%, ванадий 4% |
- Ti-6Al-4V (Grade 5) - самый популярный титановый сплав, прочность которого обеспечивается стабилизацией +Al и закалкой осадками +V. Вариант со сверхнизким содержанием интерстиция (ELI) обладает высокой пластичностью.
- Сплав Ti 6242 заменяет часть ванадия, чтобы сделать его более подходящим для биосовместимых ортопедических имплантатов, требующих остеоинтеграции.
- Содержание таких микроэлементов, как железо, кислород, азот и углерод, сведено к минимуму, поскольку их присутствие сверх установленных пределов негативно сказывается на механических свойствах.
Свойства порошков для металло-титановой печати
Основные свойства материала, которые делают титановые сплавы привлекательными для использования в авиации и медицине, включают:
Недвижимость | Ti-6Al-4V | Ti-6Al-4V ELI |
---|---|---|
Плотность | 4,43 г/см3 | 4,43 г/см3 |
Температура плавления | 1604-1660°C | 1650°C |
Прочность на разрыв | 895-975 МПа | 860-965 МПа |
Предел текучести (смещение 0,2%) | 825-869 МПа | 795-827 МПа |
Удлинение | 10-16% | >15% |
Модуль Юнга | 114 ГПа | 105 ГПа |
Теплопроводность | 7,0 Вт/м-К | 7,2 Вт/м-К |
Электрическое сопротивление | 170-173 мкм-см | 198 мкм-см |
- Высокая прочность при низкой плотности (в два раза меньше, чем у стали) делает титановые компоненты более легкими. По прочности он превосходит обычные алюминиевые сплавы, но при этом не подвержен коррозии.
- Достаточно вязкий для холодной штамповки. Варианты со сверхнизким содержанием интерстиция, такие как Ti64 ELI, еще больше увеличивают удлинение.
- Температура плавления превышает 1600°C. Хорошо сохраняет свойства при 400-500°C.
- Тепло- и электропроводность довольно низкие, чтобы избежать искр и изолировать тепло.
Области применения металлических 3D-печатных деталей из титана
Аэрокосмическая промышленность
- Конструктивные кронштейны, ребра жесткости, крыльчатки и фитинги
- Облегченные корпуса турбокомпрессоров и теплообменники
- Конформные каналы охлаждения, интегрированные в турбинные секции реактивных двигателей
- Рамы для БПЛА/беспилотников, изготовленные по индивидуальному заказу и соответствующие компонентам
Медицина и стоматология
- Ортопедические имплантаты для колена, бедра, позвоночника и челюсти, такие как ацетабулярные чашки
- Зубные абатменты для коронок и мостов
- Индивидуальные пластины для реконструкции черепа с учетом анатомии пациента
Автомобильная промышленность
- Кронштейны корпуса двигателя и компоненты подвески
- Конформное охлаждение с близким контуром, интегрированное в литьевые формы
- Облегченные роторы тормозных дисков со сложной геометрией воздушного потока
Параметры процесса 3D-печати титана
Ключевые параметры при использовании титанового порошка в процессах порошковой плавки:
Настройки LPBF
Параметр | Диапазон |
---|---|
Мощность лазера (Вт) | 170-380W |
Скорость сканирования (мм/с) | 700-1100 мм/с |
Размер луча (мкм) | 75-115 мкм |
Высота слоя (мкм) | 20-75 мкм |
Расстояние между люками (мкм) | 80-160 мкм |
Экранирующий газ | Аргон |
Настройки EBM
Параметр | Диапазон |
---|---|
Мощность луча (Вт) | 3 кВт |
Скорость луча (мм/с) | До 8 м/с |
Размер балки (мм) | 0.2-0.4 |
Высота слоя (мм) | 0.05-0.2 |
Температура сборки (°C) | 650-800°C |
LPBF требует опорных конструкций, в то время как EBM создает металл без посторонней помощи. Плотность ≥99% достигается после снятия напряжения и горячего изостатического прессования. Минимальная толщина стенок обычно достигает 100-150 микрон.
Поставщики титановых порошков для печати
Ведущие компании по производству металлов сертифицировали титановые порошки для аддитивных процессов:
Компания | Предлагаемый класс Ti | Морфология | Размер частиц |
---|---|---|---|
AP&C | Ti-6Al-4V, Ti64 ELI | Плазменное распыление, сферическая форма | 15-53 микрон |
Tekna | Ti-6Al-4V, Ti 6242 | Распыление плазмы | 15-45 мкм |
Столярная присадка | Ti-6Al-4V, Ti 6242 | Распыление газа | 10-45 мкм |
ATI Powder Metals | Ti-6Al-4V | Распыление плазмы | 10-45 мкм |
Sandvik Osprey | Ti6Al4V, Ti 6242, Ti64 ELI | Распыляемый газ, сферический | 15-100 микрон |
Стоимость титановых порошков для печати
Как передовой легкий сплав для высокопроизводительных применений, титановый порошок стоит дорого:
- Цены на материалы варьируются от $200 до $500 за кг.
- Нестандартные сплавы с малым размером частиц и высокой чистотой еще больше увеличивают затраты
- Переработанный порошок дешевле при условии хорошей текучести
Постобработка титановых 3D-печатных деталей
После печати титановые детали подвергаются обработке:
Удаление опоры - Аккуратное отделение опор с помощью электроэрозионной резки, где это возможно, отщелкивание мелких элементов
Снятие стресса - Мягкая термообработка всей плиты до 650°C в течение 2 часов в аргоне для снижения остаточных напряжений
Горячее изостатическое прессование - HIP-процесс при 920°C и 100 МПа в течение 3 часов для закрытия внутренних пустот >99% плотность
Лечение раствором - Выдержка при 705°C в течение 1 часа, затем воздушная/водная закалка для получения желаемой микроструктуры
Обработка - Фрезерование с ЧПУ критических сопрягаемых поверхностей для соблюдения допусков на размеры
Дробеструйная обработка + кислотная травля - Алюмооксидная дробь с последующим кислотным травлением для очистки поверхностей
Испытание качества - Убедитесь, что химический состав, микроструктура, качество послойной обработки и механические свойства соответствуют спецификациям
Стандарты для титановой 3D-печати
Стандарт | Название | Организация |
---|---|---|
ASTM F2924 | Стандартная спецификация на аддитивное производство титана-6 алюминия-4 ванадия методом порошкового наплавления | ASTM |
ASTM F3001 | Стандартная спецификация на аддитивное производство титана-6 алюминия-4 ванадия ELI (Extra Low Interstitial) с использованием порошкового наплавления | ASTM |
AMS 2801 | Термическая обработка деталей из титанового сплава | SAE International |
AMS 2879 | Процесс газового распыления порошка титана | SAE |
AMS 700 | Аналитические процедуры и методы испытаний порошков и продуктов порошковой металлургии | SAE |
Перспективы развития порошковой печати с использованием титана
В то время как аэрокосмическая отрасль в настоящее время является лидером спроса на 70% благодаря значительной консолидации деталей и снижению веса, внедрение титанового AM будет ускоряться в автомобильной промышленности, производстве спортивных товаров и других потребительских секторах по мере снижения стоимости. Другие области применения титановой печати включают:
Аэрокосмическая промышленность - Более крупные и полностью напечатанные первичные конструкции, такие как лопатки турбин и будущие секции пассажирских салонов, используют преимущества в сложности конструкции, консолидации деталей и коррозионной стойкости.
Биомедицина- Увеличение количества протезов и имплантатов, адаптированных к анатомическим особенностям пациента, таких как спинные кейджи с решетчатой внутренней поверхностью, способствующей врастанию тканей, что обеспечивается биосовместимостью титана и его способностью скреплять кости.
Автомобильная промышленность - Облегченные компоненты подвески, шасси и силовых агрегатов, такие как шатуны и коленчатые валы, а также высокоэффективные клапаны и поршни, отличающиеся усталостной прочностью и устойчивостью к повышенным температурам.
Нефть и газ - Корпуса устьевых клапанов и буровой инструмент с преимуществами коррозионной стойкости в горячей кислой среде, содержащей сероводород и хлориды. Архитектура разработана таким образом, чтобы максимально увеличить поток.
Потребительские товары - Индивидуальные спортивные снаряды, такие как велосипедные рамы и головки клюшек для гольфа, соответствующие индивидуальным профилям. Используется высокая прочность по отношению к весу и гибкость форм; более полное внедрение ожидает снижения затрат.
Руководство покупателя для 3D-принтеров с титановым порошком
Основные требования к принтеру включают:
Точность - жесткий контроль и калибровка бассейна расплава для обеспечения постоянства механических свойств при больших объемах производства
Инертная атмосфера - Аргон высокой чистоты с реактивным титановым материалом для предотвращения загрязнения кислородом, азотом
Автоматизация - системы обработки порошка для минимизации воздействия и обеспечения непрерывного производства
Smart Software - Специальные стратегии сканирования, адаптированные к тепловой истории
Ведущие модели включают:
- 3D Systems DMP Factory 500
- GE Additive Concept Laser Xline 2000R
- Четырехлазерная система EOS M 400-4
- Лазерный станок Renishaw RenAM 500 Quad
Сравнение затрат: Аддитивное производство титана в сравнении с механической обработкой
Аспект стоимости | Производство присадок | Обработка с ЧПУ |
---|---|---|
Стоимость материала | $200-$500 за кг | $100-$150 за кг |
Труд | ~2-3X время производства | Ускоренное время обработки |
Использование оборудования | ~$50 за час работы принтера | $70-$200 за час работы станка с ЧПУ |
Соотношение покупки и полета | Эффективное использование 1:1 | До 20:1 по расходу материала |
Общая стоимость сегодня | $150-$1000 за кг | $50-$200 за кг |
Прогноз будущего производства | $50-$150 за кг | Перебоев в работе не ожидается |
Сегодня аддитивное производство обходится в 2-10 раз дороже обычной механической обработки титана в зависимости от объема закупки и ожидаемого качества, но при этом обеспечивает большую свободу проектирования.
По мере роста производительности AM и утверждения большего количества конечных компонентов в различных отраслях промышленности, прогнозируемые затраты станут конкурентоспособными по сравнению с механической обработкой за счет значительного облегчения и консолидации деталей - продемонстрировано снижение веса до 65%.
Влияние на окружающую среду: 3D-печать металла по сравнению с механической обработкой
Метрика устойчивости | Аддитивное производство металлов | Обработка металлов с ЧПУ |
---|---|---|
Использование энергии | HIGH - выборочная подача лучей по точкам | Низкая энергоемкость |
Эффективность материалов | Почти чистая форма, очень мало отходов | До 90% материалов, потерянных при вычитании стоковых прутков |
Многоразовое использование | 90%+ восстановление порошка, вторичная переработка | Металлические чипы не имеют путей повторного использования |
Выбросы CO2 | Снижение расхода энергии на готовую деталь | Сравнительно больше углерода выбрасывается при производстве одного и того же компонента |
Несмотря на высокое локальное потребление энергии, AM позволяет значительно экономить материалы за счет оптимизации веса конструкций и повторного использования порошка, что минимизирует воздействие на окружающую среду на системном уровне.
Вопросы и ответы по 3D-печати с использованием металлического порошка
Вопрос: Какой гранулометрический состав рекомендуется для титановых порошков, используемых в AM?
О: Большинство титановых порошков для 3D-печати имеют размер частиц от 15 микрон до 45 микрон. Некоторые распределения доходят до 105 микрон. Ключевым фактором является высокая текучесть порошка и плотность упаковки.
Вопрос: Какой метод последующей обработки используется для повышения плотности титановых деталей, отпечатанных в процессе печати, до уровня, близкого к 100%?
О: Горячее изостатическое прессование всей 3D-печатной формы при температуре около 920°C под давлением 100 МПа в течение 3+ часов необходимо для полного закрытия внутренних пустот и микропористости в титановых печатных деталях после удаления опор.
Вопрос: Обладает ли титановый сплав Ti-6Al-4V хорошей свариваемостью для последующей обработки металлических 3D-печатных деталей?
О: Да, титан класса 5 Ti 6-4 обеспечивает отличную совместимость со сваркой TIG и лазерными методами для соединения сложных печатных узлов или обеспечения водонепроницаемых уплотнений благодаря низкому содержанию кислорода - гораздо лучше, чем нержавеющая сталь. Но при этом требуется соответствующая защита.
Вопрос: В какой отрасли наиболее востребовано аддитивное производство металлов с использованием титановых сплавов?
О: В аэрокосмическом секторе в настоящее время используется более 50% мощностей по аддитивному производству титана благодаря высокоценным конструкционным приложениям, получающим значительные преимущества от снижения веса за счет оптимизации топологии конструкций и консолидации традиционно собираемых компонентов.
Вопрос: Требуется ли термическая обработка после обработки титановых деталей, изготовленных методом плавления на силовой подушке?
О: Да, снятие напряжения, горячее изостатическое прессование, обработка раствором и старение - все это необходимые виды термообработки для 3D-печатных титановых компонентов, чтобы добиться стабильности размеров, микроструктурных преобразований и оптимальных механических свойств, таких как твердость, предел прочности и текучести.
Вопрос: Какой состав титанового сплава предпочтительнее для медицинских имплантатов - Ti64 или Ti6242?
О: Хотя и Ti6Al4V, и Ti6242 позволяют создавать биосовместимые печатные имплантаты, соответствующие анатомии пациента, хирурги-ортопеды предпочитают сплав с меньшим содержанием ванадия из-за проблем с остеоинтеграцией, препятствующих росту кости, поэтому Ti6242 используется чаще.
Получить последнюю цену
О компании Met3DP
Категория продукта
ГОРЯЧАЯ РАСПРОДАЖА
CONTACT US
Есть вопросы? Отправьте нам сообщение прямо сейчас! После получения Вашего сообщения мы всей командой выполним Ваш запрос.
Похожие товары

Металлические порошки для 3D-печати и аддитивного производства
КОМПАНИЯ
ПРОДУКТ
ИНФОРМАЦИЯ О КОНТАКТЕ
- Город Циндао, Шаньдун, Китай
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731