Титановый порошок, распыляемый газом

Титановый порошок, распыляемый газом это титановый порошок высокой чистоты, полученный методом газового распыления - процесса, при котором расплавленный титан обдается потоками газа под высоким давлением для получения мелких титановых частиц. Этот порошок обладает уникальными свойствами, которые делают его пригодным для применения в различных отраслях промышленности.

Обзор порошка титана, распыляемого газом

Титановый порошок, распыляемый газом, обладает следующими основными характеристиками:

Состав

Основной компонент	Титан (Ti)
Обычные сплавы	Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI
Микроэлементы	Кислород, азот, водород, железо

Свойства

Форма частиц	Сферическая
Размер частиц	15 - 150 мкм
Текучесть	Отличное качество благодаря сферической форме
Кажущаяся плотность	2,7 - 3,5 г/куб. см
Плотность отвода	3,5 - 4,5 г/куб. см

Производственный процесс

• Сырые титановые слитки переплавляются с помощью плазменно-дуговой плавки
• Инертный газ высокого давления (обычно аргон или азот) используется для распыления расплавленного титана
• Мелкие сферические частицы порошка быстро затвердевают в распылительной колонне.
• Порошок собирается и просеивается на фракции соответствующего размера.

Стандарты качества

• ASTM B849
• AMS 4992
• ISO 22068

Общие торговые названия

• Ti64 ELI Grade 23
• Плазменное распыление Ti-6Al-4V Grade 5

Стоимость

Размер частиц	Цена за кг
15-45 мкм	$50-$100
45-105 мкм	$30-$60
105-150 мкм	$20-$40

Применение Титановый порошок, распыляемый газом

Благодаря своим уникальным свойствам титан, распыляемый газом, находит применение во всех отраслях промышленности. К основным областям применения относятся:

Аддитивное производство

• Селективное лазерное плавление (SLM)
• Электронно-лучевое плавление (ЭЛП)
• Струйная обработка вяжущего

Используется для производства сложных титановых компонентов для аэрокосмической, медицинской и автомобильной промышленности.

Литье металлов под давлением

• Небольшие сложные детали, такие как крепеж, шестерни
• Высокая механическая прочность
• Части, имеющие форму сетки или близкую к ней

Термические напыляемые покрытия

• Коррозионно- и износостойкие покрытия
• Твердосплавные покрытия до 550 HV

Порошковая металлургия

• Спеченные детали, такие как головки клюшек для гольфа, детали велосипедов
• Пористые структуры для фильтров, имплантатов

Пиротехника

• Ярко горящие титановые искры
• Военные, развлекательные и другие приложения

Поставщики порошка титана, распыляемого газом

Большинство крупных производителей титана и металлических порошков поставляют титановый порошок методом газового распыления. К числу ведущих мировых поставщиков относятся:

Поставщик	Расположение
AP&C	Канада
ATI Powder Metals	США
Технология столярных работ	США
Hoganas	Швеция
GfE Metalle und Materialien	Германия
TLS Technik	Германия

Ценообразование

Титановый порошок, распыляемый газом, дороже других видов титанового порошка из-за сложного процесса производства. Цены варьируются от $20 за кг для крупных фракций до $100 за кг для тончайших порошков медицинского класса. Минимальные объемы заказов обычно составляют 25-100 кг.

Плюсы и минусы Титановый порошок, распыляемый газом

Преимущества

• Сферическая морфология обеспечивает отличную текучесть
• Высокая чистота, имеются легированные сорта
• Контролируемый гранулометрический состав
• Используется в передовых приложениях, таких как аддитивное производство

Недостатки

• Дороже, чем другие виды титанового порошка
• Ограниченность поставщиков и производственных мощностей по всему миру
• Требует специального хранения и обращения

Сравнение с другими видами титановых порошков

Губка Versus Sponge Fine Titanium

• В 10 раз выше стоимость
• Гораздо лучшие свойства и консистенция порошка

В сравнении с гидридно-дегидридным титаном

• В среднем в 2 раза дороже
• Лучшая сферичность и текучесть
• Используется в более сложных приложениях

Порошковый процесс с вращающимся электродом против плазмы

• Стоимость сопоставима
• Газовое распыление имеет немного лучшую сферичность
• PREP позволяет увеличить размер частиц

Распределение частиц по размерам

Контроль распределения частиц по размерам очень важен для титанового порошка, распыляемого газом. Некоторые распространенные виды гранулометрического состава включают:

Размер частиц	Типовые применения
15-45 мкм	Аддитивное производство
45-105 мкм	Литье металлов под давлением
105-150 мкм	Термические напыляемые покрытия

Дифракция лазерного излучения или просеивание Метод используется для определения распределения частиц по размерам. Обычно используются такие статистические параметры, как:

• D10, D50, D90 (размер, ниже которого попадают частицы 10%, 50%, 90%)
• Размах (мера ширины распределения)

Стандарт ISO 13320 устанавливает процедуру анализа распределения размеров с помощью лазерной дифракции.

Влияние примесей

Примеси негативно влияют на свойства порошка и должны контролироваться в процессе плавления и распыления.

• Кислород - увеличивает твердость и хрупкость, если >0.4%
• Азот - вызывает проблемы с пористостью > 0,05%
• Водород - вызывает пористость и трещины
• Железо - снижает пластичность и сопротивление разрушению

Вакуумная индукционная плавка и распылительная формовка позволяют добиться низкого содержания кислорода и железа.

Хранение и обращение

При хранении и обращении с титановым порошком необходимо соблюдать особые меры предосторожности:

• Чувствительны к влаге - хранить в герметичных контейнерах с влагопоглощающими мешками
• Взрывоопасность - требуется герметизация инертным газом
• Пирофорный - сгорает при малых размерах частиц
• Требуются электропроводящие емкости, например из нержавеющей стали

Специальные помещения для хранения порошка, перчаточные боксы и вытяжные шкафы, используемые для работы с реактивным титановым порошком.

Стандарты и спецификации

Стандарт	Организация	Описание
ASTM B849	ASTM	Технические условия на предварительно легированный титановый порошок
AMS 4992	SAE	Технические условия на порошок титанового сплава, распыляемый газом
ISO 22068	ISO	Технические условия на порошок титана и титанового сплава, распыляемый газом

В спецификациях указаны допустимые пределы содержания примесей, гранулометрический состав, кажущаяся плотность и другие параметры. Также распространены индивидуальные спецификации заказчика.

Вопросы и ответы

Что такое процесс распыления газа?

При газовом распылении струи инертного газа под высоким давлением разбивают поток расплавленного металла на мелкие капли. Эти капли быстро застывают, превращаясь в сферические частицы порошка.

В чем преимущество сферической морфологии порошка?

Сферические частицы обладают отличной текучестью. Это обеспечивает равномерную упаковку и распределение, необходимые для аддитивного производства и литья металлов под давлением.

Какие сплавы обычно используются для изготовления титанового порошка методом газового распыления?

Сплавы Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI и Ti-6Al-7Nb популярны для аддитивного производства в аэрокосмической и медицинской отраслях.

Что влияет на стоимость титанового порошка, распыляемого газом?

Чистота, диапазон размеров частиц, форма и сферичность определяют стоимость. Более тонкие порошки медицинского класса намного дороже грубых порошков промышленного класса.

Что определяет пригодность для конкретного применения?

Такие факторы, как диапазон размеров частиц, морфология, кажущаяся плотность, плотность отвода, скорость потока, уровень примесей, определяют, соответствует ли порошок требованиям AM, термического напыления или MIM-процесса.

узнать больше о процессах 3D-печати