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