сферический титановый порошок с контролируемым размером частиц позволяет изготавливать прочные и легкие металлические детали из титана с помощью аддитивного производства или прессования порошковой металлургии. Высокое соотношение прочности и веса, коррозионная стойкость и биосовместимость делают титан привлекательным инженерным материалом для аэрокосмической, медицинской, автомобильной и других ответственных областей применения.

В этом руководстве рассматриваются состав, методы производства, технические характеристики, области применения, цены и вопросы поиска сферического титанового порошка для металлического AM или прессования и спекания.

Типы сферический титановый порошок

По составу и способу обработки сферические титановые порошки подразделяются на следующие категории:

Тип	Описание
CP (коммерчески чистый) титан	99.5% и выше чистый титан с низким содержанием межлекальных примесей
Ti-6Al-4V	Титановый сплав с добавками алюминия 6% и ванадия 4% для прочности
Предварительно легированный порошок	Твердые сферические частицы с однородным составом Ti-6-4
Смешанный элементаль	Смесь чистых порошков титана, алюминия и ванадия

Подберите марку в соответствии с механическими свойствами, коррозионной стойкостью и бюджетными потребностями готовых титановых деталей.

Методы производства

• Плазменное распыление - Высокоэнергетическая плазменная горелка расплавляет сырье. Мощные индукционные катушки генерируют капельный аэрозоль, который застывает в титановые сфероиды. Узкое распределение частиц с хорошей текучестью порошка и плотностью упаковки.
• Газовая атомизация - Аналогичный процесс с использованием струй инертного газа под давлением вместо энергии плазмы для распыления потока расплавленного титана на мелкие капли. Процесс с меньшей мощностью, но с более крупными частицами.
• Процесс с вращающимся электродом - Центробежные силы от вращающихся электродов расщепляют расплавленный титан на капли. Достижение малых размеров частиц. Высокая скорость производства с узким распределением.

Управление такими параметрами процесса, как температура, давление и поток газа, приводит к получению сферических непористых порошков, предпочтительных для изготовления титановых металлов.

Состав из сферический титановый порошок

Класс	Титан (Ti)	Алюминий (Al)	Ванадий (V)	Железо (Fe)	Кислород (O)
CP Класс 1	98,9% мин	0,3% макс.	0,2% макс.	0,3% макс.	0,18% макс.
CP Класс 2	98,6% мин	0,3% макс.	0,1% макс.	0,3% макс.	0,25% макс.
CP 4 класс	97.5% мин	0,3% макс.	0,1% макс.	0,5% макс.	0,40% макс.
Ti-6Al-4V	База	5.5-6.75%	3.5-4.5%	0,3% макс.	0,13% макс.

Жесткий контроль низкого содержания кислорода и азота, а также предельных значений углерода, железа и хрома позволяет сохранить коррозионную стойкость и пластичность. Выбор марки позволяет сбалансировать требуемые свойства и стоимость сплава для различных областей применения.

Типовые технические характеристики

Параметр	Значение	Метод испытания
Чистота	>99% титан	ASTM E2371, ICP-анализ
Форма частиц	Сферическая >92%	Микроскопия
Плотность отвода	2,7-3,7 г/куб. см	Расходомер Холла
Размер частиц	15-45 мкм	Дифракция лазерного излучения
Кислород (O)	<2000 ppm	Сплавление в инертных газах
Азот (N)	<400 ppm	Сплавление в инертных газах
Водород (H)	<150 ppm	Сплавление в инертных газах
Скорость потока	>95% для 50 мкм	Расходомер Холла

Перед покупкой изучите статистические сертификаты партий от поставщиков, подтверждающие требования к стандартному сорту и стабильность показателей по этим параметрам.

Механические свойства

Сплав	Предельная прочность на разрыв (ksi)	Предел текучести (ksi)	Удлинение (%)
CP Класс 1	130	120	20%
CP Класс 2	150	140	18%
Ti-6Al-4V	160	150	10%

Для достижения заданной прочности материала требуется оптимизированная термическая обработка, например горячее изостатическое прессование и термообработка. Подберите марку в соответствии с необходимыми свойствами.

Металлические приложения AM

Ключевые металлические аддитивные детали с использованием сферических титановых порошков:

• Аэрокосмическая промышленность: Кронштейны планера, ребра крыла, опоры двигателя - высокая прочность, низкий вес
• Медицина и стоматология: имплантаты тазобедренного, коленного суставов и позвоночника; хирургические инструменты - биосовместимые
• Автомобили: Шатуны, компоненты турбокомпрессоров - термостойкость и коррозионная стойкость
• Потребитель: Оправы для очков, спортивный инвентарь, корпуса часов - эстетические качества
• Промышленные: Детали для обработки жидкостей, такие как клапаны, насосы; морское оборудование; теплообменники

Используйте высокую удельную прочность и адаптируйте сплавы, такие как Ti6-4, для сложных производственных условий в различных отраслях промышленности.

Отраслевые спецификации

• ASTM F1580 - Деформируемый титановый 6-алюминиевый 4-ванадиевый сплав для хирургических имплантатов
• ASTM B348 - Спецификации титана и титановых сплавов в прутках, проволоке, порошке и поковках
• AMS 4999 - Пределы состава для производства порошка титанового сплава
• ISO 23304 - Металлические порошки, используемые для процессов аддитивного производства

Проверять статистически подтвержденные сертификаты партий, чтобы убедиться, что качество партии порошка соответствует сертификатам.

Соображения по поводу качества

Метрика	Приемлемый	Метод испытания
Плотность отвода	≥2,7 г/куб. см	Расходомер Холла
Расходы	≥95% для сита 45 мкм	Расходомер Холла
Форма частиц	≥92% сферический	Микроскопия
Распределение частиц по размерам	Согласно ASTM B348	Лазерная дифракция
Основные интерстиции (O, H, N)	<2000; <150; <400 ppm resp.	Сплав в инертном газе

Качество порошка напрямую связано с прочностью материала конечной спеченной детали, качеством поверхности и количеством дефектов.

Диапазон цен

Класс	Размер частиц	Цена за кг
CP Класс 1	15-45 мкм	$50-$150
Ti-6Al-4V	15-45 мкм	$55-$200
Ti-6Al-4V ELI	10-75 мкм	$250-$750

Цены зависят от чистоты, размера порошка, объемов производства и региональных факторов. Получите твердые бюджетные котировки от поставщиков, включенных в короткий список, с учетом специфики вашего применения.

Соображения по покупке

Параметр	Важность
Сертификаты качества	Высокая
Последовательность	Высокая
Данные о квалификации деталей	Средний
Техническая поддержка	Средний
Доступность выборки	Низкий
Факторы цены	Низкий

Вопросы и ответы

Вопрос: Что такое нагар в титановом порошке и как его предотвратить?

О: Скопление частиц порошка в частично спеченные агломераты называется спеканием. Оно нарушает текучесть и плотность упаковки. Храните в герметичных контейнерах с осушителями для предотвращения побочных реакций поглощения влаги и кислорода, которые со временем приводят к образованию скоплений между частицами титана.

В: Существует ли опасность для здоровья, связанная с титановыми порошками?

О: Как и в случае с большинством мелкодисперсных металлических порошков, при работе с ними следует избегать вдыхания. За исключением проблем с чувствительностью, титановый порошок относительно инертен и считается нетоксичным с низким риском внешнего контакта или инцидентов при проглатывании. При хранении, транспортировке и обработке используйте соответствующие средства защиты и процедуры.

Вопрос: Как правильно хранить титановый порошок?

О: Герметично закрывайте контейнеры с помощью пакетов с дезсредствами для предотвращения окисления. Ограничьте колебания температуры в пределах 10-30°C. Выбросьте, если цвет изменился с блестящего на серый, что указывает на ухудшение состояния, например, водородное охрупчивание. Срок годности более 5 лет при правильном хранении.

В: Требует ли титановый порошок специальной доставки и обработки?

A: Классифицируется как неопасный, невоспламеняющийся. Избегайте транспортировки при сильной жаре или холоде. Плотно закрепите упаковки, чтобы предотвратить утечку или загрязнение. Для исследовательских сортов высокой чистоты имеются специальные контейнеры для перевозки в холодном состоянии с гелевыми пакетами.

узнать больше о процессах 3D-печати

Additional FAQs about spherical titanium powder (5)

1) What PSD and morphology are optimal for LPBF vs. binder jetting?

• LPBF typically uses 15–45 μm or 20–63 μm, highly spherical (>90% roundness), low satellites, O2 ≤ 1500 ppm. Binder jetting favors finer medians (Dv50 ≈ 15–25 μm) with controlled fines (<10% <10 μm) to maximize green density.

2) How do oxygen, nitrogen, and hydrogen impact mechanical properties?

• Interstitials embrittle titanium. Keep O ≤ 0.13–0.20 wt% (grade‑dependent), N ≤ 0.04 wt%, H ≤ 0.015 wt% for Ti‑6Al‑4V. Elevated H promotes delayed cracking; O increases strength but lowers elongation and fracture toughness.

3) Which atomization route yields the cleanest spherical titanium powder?

• PREP and EIGA typically deliver the lowest oxygen/contamination and highest sphericity, ideal for medical and aerospace. Plasma atomization also achieves excellent shape with competitive cleanliness. Conventional gas atomization is less common for Ti due to reactivity.

4) What storage and reuse practices maintain powder quality in AM?

• Use inert, desiccated storage (<2% RH), nitrogen/argon backfilled containers, and track reuse cycles. Sieve to spec each cycle, measure O/N/H (ASTM E1409/E1019) and flow/tap density; refresh 10–30% virgin powder when interstitials or fines rise.

5) How does Ti‑6Al‑4V ELI differ from standard Ti‑6Al‑4V powders?

• ELI (Extra Low Interstitials) has tighter O/N/H limits to improve toughness and fatigue, required for many implants (ASTM F3001). Expect higher price and stricter CoA requirements, including bioburden and cytotoxicity documentation for medical use.

2025 Industry Trends for spherical titanium powder

• Cleaner feedstocks for implants: Wider adoption of EIGA/PREP and argon recovery systems to cut O/N and CO2e per kg powder.
• Cost optimization: Regional atomization capacity increases reduce Ti‑6Al‑4V premiums; more vendors offer recycle/repowder services with analytical verification.
• Process windows narrowing: LPBF parameter sets tuned for lower porosity at 30–60 μm layer thickness using contour + core strategies; in‑situ monitoring correlates spatter/optic signals to density.
• Copper‑alloyed Ti and beta‑Ti R&D: Interest grows for antimicrobial surfaces (Ti‑Cu) and high‑toughness beta grades in lattice energy absorbers.
• Regulatory alignment: Greater use of ISO/ASTM 52907 feedstock requirements on purchase orders, and tighter traceability of powder reuse for medical/aerospace parts.

2025 snapshot: spherical titanium powder metrics

Метрика	2023	2024	2025 YTD	Notes/Sources
Typical O in Ti‑6Al‑4V (wt%) AM grade	0.12–0.18	0.11–0.16	0.10–0.15	LECO trends from suppliers
LPBF relative density (Ti‑6Al‑4V, tuned)	99.5–99.8%	99.6–99.9%	99.7–99.95%	CT/metallography
As‑built Ra, vertical walls (μm)	12–18	10–16	9–14	Skin scan + powder shape
Powder price Ti‑6Al‑4V AM (USD/kg)	180–300	160–280	140–260	Regional capacity up
Sites using argon recovery (%)	25–35	35–45	45–55	ESG/EPD reports
Typical refresh rate per build (%)	15-30	12–25	10–22	Better sieving/analytics

References:

• ISO/ASTM 52907 (feedstock quality), ASTM F2924/F3001 (Ti‑6Al‑4V AM), ASTM E1409/E1019 (O/N/H), ASM Handbook; supplier technical datasheets and peer‑reviewed AM studies

Latest Research Cases

Case Study 1: PREP Ti‑6Al‑4V ELI for LPBF Spinal Cages (2025)
Background: A medical OEM needed higher fatigue life and tighter pore geometry in ELI cages.
Solution: Switched to PREP powder (O = 0.11 wt%, D10/50/90 = 18/32/46 μm), implemented contour‑skin strategy and 200–350°C build plate preheat; post‑processed with HIP + stress relief per ASTM F3001.
Results: Relative density 99.92%; HCF life +24% vs baseline; pore size CV −18%; first‑pass yield 98.4%; CoA compliance improved audit time by 30%.

Case Study 2: EIGA CP‑Ti for Binder Jetting Heat Exchanger Cores (2024)
Background: An energy startup targeted lightweight CP‑Ti BJ cores with leak‑tight channels.
Solution: Used EIGA CP‑Ti (Dv50 ≈ 22 μm), solvent‑free binder, debind under N2 and sinter in high‑purity H2 (dew point < −60°C); applied voxel shrink‑compensation map.
Results: Sintered density 98.3% without HIP; helium leak rate <1×10⁻⁹ mbar·L/s; thermal effectiveness +11% vs Al baseline at equal mass.

Мнения экспертов

• Prof. Peter B. Fox, Materials Science, University of Manchester
  Key viewpoint: “Powder cleanliness and true sphericity govern LPBF stability as much as laser settings—tight O/N/H control pays back in fatigue.”
• Dr. Laura Predina, Orthopedic Surgeon and AM Advisor
  Key viewpoint: “For implants, ELI certification and validated cleaning of lattice structures are non‑negotiable. Powder reuse logs must be tied to clinical risk.”
• Daniel Günther, Head of Powder Technology, Fraunhofer IAPT
  Key viewpoint: “Real‑time analytics plus disciplined refresh rates cut porosity scatter. Many ‘parameter’ issues are actually powder issues.”

Citations: ISO/ASTM standards, ASM Handbook, supplier white papers, and peer‑reviewed AM journals: https://www.astm.org, https://www.iso.org

Practical Tools and Resources

• Standards and QA:
• ISO/ASTM 52907 (metal feedstock), ASTM F2924/F3001 (Ti‑6Al‑4V and ELI), ASTM E1409/E1019 (O/N/H), ASTM B212/B527 (apparent/tap density)
• Metrology and monitoring:
• CT per ASTM E1441, dynamic image analysis for sphericity/aspect ratio, laser diffraction (ISO 13320), surface metrology (ISO 4287)
• Process playbooks:
• LPBF parameter guides for Ti alloys, HIP cycles for Ti‑6Al‑4V, powder reuse/sieving SOPs, desiccated/inert storage checklists
• Design and simulation:
• Lattice/topology tools (nTopology, 3‑matic), LPBF build simulation for distortion and support optimization
• Устойчивость:
• Environmental Product Declaration (EPD) templates; argon recovery best practices and powder reclamation guidelines

Notes on reliability and sourcing: Specify grade (CP1/2/4, Ti‑6Al‑4V vs ELI), PSD (D10/D50/D90), sphericity metrics, satellites, O/N/H limits, and flow/tap density on POs. Require CoA with lot genealogy. Validate each lot with density coupons and CT. Maintain inert, low‑humidity storage and track reuse cycles to keep interstitials and fines within control.

Last updated: 2025-10-15
Changelog: Added 5 targeted FAQs, a 2025 trend table with key metrics, two concise case studies, expert viewpoints, and practical standards/resources focused on spherical titanium powder for AM and PM
Next review date & triggers: 2026-02-15 or earlier if ISO/ASTM feedstock standards change, major suppliers release new low‑interstitial Ti powders, or studies revise LPBF/HIP property benchmarks for Ti‑6Al‑4V/ELI