Молибден-титановые порошки
Оглавление
Обзор молибден-титановых порошков
молибден-титановые порошки относятся к мелким металлическим частицам каждого элемента, получаемым в процессе распыления. Они обладают высокой прочностью, твердостью и жаростойкостью.
Порошки используются по отдельности или в виде смесей для производства высокоэффективных сплавов. Контролируемое распределение частиц по размерам позволяет собирать из слоев сложные компоненты почти сетчатой формы в процессе 3D-печати металлов.
Некоторые ключевые характеристики порошков молибдена и титана:
Молибденовый порошок
- Отличное сопротивление ползучести и стабильность при высоких температурах
- Низкий коэффициент теплового расширения
- Высокая твердость и износостойкость
- Используется в качестве легирующей добавки для усиления сталей и суперсплавов
Титановый порошок
- Чрезвычайно прочный и в то же время легкий конструкционный металл
- Отличная коррозионная стойкость
- Биосовместимость для медицинских имплантатов
- Реактивный и требует контролируемой обработки
Смешанные/легированные порошки
- Сочетание полезных свойств каждого элемента
- Обеспечивает индивидуальные характеристики материала
- Требуются оптимизированные параметры 3D-печати
Манипулируя составами с помощью AM, можно создавать инновационные сплавы с превосходными свойствами, подходящими для работы в экстремальных условиях.
![Молибден-титановые порошки 1 молибден-титановые порошки](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/18Ni300-Powder.jpg)
Типы молибденовых и титановых порошков
Молибденовые и титановые порошки коммерчески доступны в различных видах для аддитивного производства металлов:
Порошковый вариант | Характеристики | Типичное использование |
---|---|---|
Молибден | Чистые и легированные сорта | AM молибденовых сплавов, катализаторов |
Титан Ti-6Al-4V | Аэрокосмический сплав | Несущие аэроконструкции |
Титан Ti-6Al-7Nb | Биосовместимый альфа-бета сплав | Медицинские имплантаты, протезы |
Элементарные смеси Mo-Ti | Нестандартные составы сплавов | Передовые инженерные приложения |
Основные сплавы Mo-Ti | Предварительно легированные смеси | Упрощенная обработка AM |
В своей элементарной форме молибден обеспечивает высокотемпературную твердость, а титан - прочность и коррозионную стойкость. Комбинируя оба компонента с помощью технологии AM, можно создавать инновационные сплавы с улучшенными общими характеристиками.
Состав/Легирование
Молибденовые и титановые порошки имеют следующие номинальные составы:
Молибденовый порошок
Элемент | Композиционный ряд |
---|---|
Молибден (Mo) | 99% и выше |
Кислород (O) | 0,01% макс. |
Углерод (C) | 0,01% макс. |
Железо (Fe) | 0,01% макс. |
Другие металлы | 0,01% макс. |
Высокая чистота необходима для воспроизводимости результатов в процессе АМ и последующей обработки. Загрязнения могут негативно повлиять на свойства материала.
Титан Ti-6Al-4V
Элемент | Вес % |
---|---|
Титан (Ti) | Баланс |
Алюминий (Al) | 5.5-6.75 |
Ванадий (V) | 3.5-4.5 |
Железо (Fe) | < 0.3 |
Кислород (O) | <0.2 |
Другие металлы | <0.1 |
Небольшое количество легирующих добавок алюминия и ванадия значительно повышает прочность титана для создания несущих легких конструкций.
Для смешанных порошков Mo-Ti относительное соотношение может варьироваться от 100% Mo до 100% Ti для создания индивидуальных сплавов. Неограниченная свобода выбора состава при использовании как элементарных, так и предварительно легированных смешанных порошков позволяет разрабатывать до сих пор неизученные сплавы с помощью АМ.
Свойства молибден-титановые порошки
Молибденовый порошок
Физические свойства | |
---|---|
Плотность | 10,22 г/см3 |
Температура плавления | 2610°C |
Теплопроводность | 138 Вт/мК |
Электрическое сопротивление | 5,5 мкΩ-см |
Коэффициент теплового расширения | 5,3 мкм/м-°C |
Механические свойства | |
---|---|
Твердость | ~300 HV |
Предельная прочность на разрыв | 600-800 МПа |
Предел текучести (смещение 0,2%) | 500+ МПа |
Удлинение | 30-50% |
Модуль упругости | 325 ГПа |
Молибденовый порошок позволяет изготавливать чрезвычайно твердые и жаропрочные сплавы с помощью методов AM. Детали сохраняют высокую прочность в условиях окислительного, коррозионного и фрикционного износа при повышенных температурах, превышающих 1000°C.
Титан Ti-6Al-4V порошок
Физические свойства | Значения |
---|---|
Плотность | 4,43 г/см3 |
Температура плавления | 1604-1660°C |
Теплопроводность | 7,2 Вт/мК |
Электрическое сопротивление | 170 мкΩ-см |
Коэфф. теплового расширения | 8,6 мкм/м-°C |
Механические свойства | В собранном виде | Отожженный |
---|---|---|
Прочность на разрыв | 1050 МПа | 950 МПа |
Предел текучести (смещение 0,2%) | 900 МПа | 850 МПа |
Удлинение | ~15% | ~20% |
Твердость | ~350 HV | ~300 HV |
Тонкий баланс высокой прочности и достойной пластичности делает этот сплав чрезвычайно популярным в аэрокосмической отрасли для изготовления критических печатных деталей в ракетных двигателях, рамах самолетов и турбинах.
Смешивая порошки молибдена и титана в различных соотношениях, можно добиться сочетания их свойств в индивидуальных сплавах.
Применение молибдено-титановых порошков
Область применения | Задействованная недвижимость | Примеры |
---|---|---|
Аэрокосмическая и оборонная промышленность | Высокое соотношение прочности и веса, отличная термостойкость. | — Детали авиационных двигателей (диски, лопатки) <br> — Ракетные корпуса – Тепловые экраны |
Биомедицина | Биосовместимость, хорошая коррозионная стойкость, высокая прочность. | — Ортопедические имплантаты (протезирование тазобедренного сустава, коленных суставов) - Зубные имплантаты - Хирургические инструменты |
Химическая обработка | Коррозионная стойкость, хорошая обрабатываемость | – Химические реакторы и сосуды - Теплообменники – Валы мешалки |
Электроника и электрика | Высокая электропроводность, хорошая термическая стабильность. | – Электрические контакты и разъемы – Мощные резисторы – Электроды для электроэрозионной обработки (ЭЭО) |
Аддитивное производство | Индивидуальные свойства, возможна сложная геометрия | – Легкие, высокопроизводительные компоненты для аэрокосмической и автомобильной промышленности. – Биосовместимые имплантаты с индивидуальной структурой – Комплексные теплообменники для эффективного управления температурным режимом |
Технические характеристики молибден-титановых порошков
Молибденовые и титановые порошки должны отвечать точным химическим требованиям и строгим спецификациям качества для использования в аддитивном производстве в соответствии с принятыми в отрасли стандартами:
Стандарты химической чистоты
Степень порошкообразности | Стандарт |
---|---|
Молибден | ASTM B393 |
Титан Ti-6Al-4V | ASTM F2924 |
Титан Ti-6Al-7Nb | ASTM F3001 |
Типичные характеристики порошка
Атрибут | Требования | Методы испытаний |
---|---|---|
Форма частиц | Преимущественно сферические | СЭМ-изображение согласно ASTM B822 |
Кажущаяся плотность | 2 - 5 г/куб. см | MPIF 04 или ASTM B212 |
Расход | >30 секунд для испытания потока Холла | ASTM B213 |
Распределение частиц по размерам | D10, D50, D90 оптимизированы для процесса AM | ASTM B822 |
Потери при воспламенении (LOI) | Низкий уровень кислорода/азота | Анализ плавления инертных газов |
Микроструктура | Без дефектов, без спутников | СЭМ при большом увеличении |
Требования направлены на обеспечение равномерного плавления, бездефектной сборки и воспроизводимых свойств конечных деталей.
Глобальные поставщики
Многие известные производители поставляют молибденовые и титановые порошки для AM-технологий:
Молибденовый порошок
Компания | Фирменные наименования | Метод производства |
---|---|---|
ХК Старк | Mo | Электролитический |
Молимет | PureMo | Восстановление водорода |
Plansee | MolyPowder | Снижение содержания кальция |
Вольфрам Среднего Запада | TeroMoly | Снижение содержания кальция |
Титановый порошок
Компания | Предлагаемые классы | Методы производства |
---|---|---|
AP&C | Ti-6Al-4V, другие сплавы титана | Плазменное распыление |
Столярная присадка | Ti-6Al-4V | Плазменное распыление |
Sandvik | Ti6Al4V ELI, Ti6Al4V ELI-0406 | Плазменное распыление |
Tekna | Ti-6Al-4V, Ti 6Al-7Nb | Плазменное распыление |
TLS Technik | Ti6Al4V, Ti6Al4V ELI, Ti Grade 23 | Газовое, плазменное распыление |
Как известные производители металлических порошков, так и специализированные производители AM-порошков поставляют эти материалы в соответствии с жесткими отраслевыми спецификациями.
Ценообразование молибден-титановые порошки
Для молибдена и титановых порошков, как широко используемых материалов в металлическом AM, существуют опубликованные ценовые показатели:
Молибденовый порошок
Размер частиц | Диапазон цен |
---|---|
10-45 мкм | $40 - $60 за кг |
15-53 мкм | $50 - $70 за кг |
Нестандартные размеры | > $100 за кг |
Титан Ti-6Al-4V порошок
Размер частиц | Диапазон цен |
---|---|
15-45 мкм | $150 - $450 за кг |
45-100 мкм | $100 - $350 за кг |
Нестандартные размеры | > $500 за кг |
Цены зависят от класса качества, размера партии, диапазона распределения, плазменного или газового распыления и объема закупки. Цены на большие партии и контракты обычно обсуждаются напрямую с поставщиками.
Плюсы и минусы использования молибденовых и титановых сплавов в AM
Характеристика | Молибденовые сплавы (АМ) | Титановые сплавы (АМ) |
---|---|---|
Прочность | Очень высокая прочность и сопротивление ползучести при повышенных температурах. Идеально подходит для высокопроизводительных приложений в аэрокосмической и энергетической отраслях. | Отличное соотношение прочности и веса. Легче стали, но обладает сопоставимой прочностью, что делает их ценными в аэрокосмической, автомобильной и биомедицинской областях. |
Вес | Относительно плотный по сравнению с титаном, но все же легче, чем многие другие высокопроизводительные металлы. | Значительно легче стали, что обеспечивает существенное снижение веса в тех случаях, когда вес имеет решающее значение. |
Коррозионная стойкость | В целом хорошая коррозионная стойкость, особенно в восстановительных средах. Однако может быть подвержен окислению при высоких температурах. | Выдающаяся коррозионная стойкость в различных средах, включая морскую воду и жидкости человеческого организма. Предпочтительный материал для морских применений и биомедицинских имплантатов. |
Биосовместимость | Ограниченная биосовместимость из-за потенциального выброса ионов молибдена в организм. Не идеален для большинства медицинских имплантатов. | Отличная биосовместимость, что делает их пригодными для имплантатов и протезирования. |
Высокотемпературные характеристики | Сохраняет прочность и сопротивление ползучести при высоких температурах, что позволяет использовать его в горячих секциях реактивных двигателей и других экстремальных условиях. | Может сохранять хорошие механические свойства при повышенных температурах, но не в такой степени, как молибденовые сплавы. |
Теплопроводность | Очень хорошая теплопроводность, позволяющая эффективно отводить тепло при высоких температурах. | Умеренная теплопроводность, ниже, чем у молибдена, но достаточна для многих применений. |
Аддитивное производство (AM) Возможность печати | Порошок молибдена может быть сложно перерабатывать из-за его высокой температуры плавления и реакционной способности. Требуются специализированные методы AM, такие как электронно-лучевая плавка (EBM). | Более легко печатается с использованием различных методов AM, таких как селективное лазерное плавление (SLM) и электронно-лучевое плавление (EBM). Характеристики порошка и возможность печати могут варьироваться в зависимости от конкретного титанового сплава. |
Стоимость | Молибден является относительно распространенным элементом, но процесс АМ может быть дорогим из-за специального оборудования и требований к обращению. | Титан сам по себе является более дорогим элементом, чем молибден. Однако достижения в технологии AM снижают стоимость титановых деталей. |
Отделка поверхности | Детали из молибдена, произведенные AM, могут иметь шероховатую поверхность, требующую дополнительных этапов постобработки. | Детали из титана AM могут обеспечить хорошее качество поверхности в зависимости от конкретного процесса AM и используемых параметров. |
Приложения | – Высокотемпературные компоненты реактивных и ракетных двигателей – Теплообменники – Молибденовые тигли для процессов высокотемпературной плавки | – Компоненты аэрокосмической отрасли (детали самолетов, шасси) – Биомедицинские имплантаты (протез коленного сустава, тазобедренных суставов) – Автомобильные детали (шатуны, компоненты подвески) – Спортивные товары (клюшки для гольфа, велосипедные рамы) |
Как изготавливают порошки молибдена и титана?
Передовые процессы газового распыления позволяют получать тонкие металлические порошки с точным контролем таких критических характеристик, как форма, размер и химическая чистота частиц.
Газовая атомизация
Слитки высокой чистоты индукционно расплавляются в инертной атмосфере, а поток жидкого металла заливается в специализированные емкости для распыления. Мощные струи аргона или азота распыляют металл на мелкие капли, которые быстро застывают в порошок.
Оптимизация параметров газового потока и скорости охлаждения позволяет получить сферические частицы с желаемым распределением частиц по размерам. Затем порошок просеивается на различные классификации размеров, необходимые для различных процессов AM.
Дополнительная обработка
Для улучшения свойств порошка могут быть предприняты дополнительные меры: дегазация для снижения уровня кислорода, отжиг для уменьшения внутренних напряжений при быстром затвердевании, смешивание с другими фракциями порошка для получения определенных диапазонов размеров.
Перед отправкой заказчикам порошки упаковываются в инертной атмосфере для предотвращения окисления. Протоколы обработки и хранения предотвращают поглощение влаги или загрязнение при последующей обработке металлов AM.
Струйная обработка связующего по сравнению с порошковым плавлением молибдена и титана
Молибденовые и титановые сплавы можно печатать как струйным методом, так и методом порошкового наплавления:
Аспект | Струйная обработка вяжущего | Порошковая кровать Fusion |
---|---|---|
Метод сборки | Жидкие связующие вещества | Лазерная/ электронно-лучевая плавка |
Разрешение | ~100 мкм | ~50 мкм |
Пористость | Более высокая, требует инфильтрации | Нижний, плотность 99%+ |
Отделка поверхности | Неровный, требует обработки | Умеренная, может потребоваться отделка |
Механические свойства | Низкий, варьируется в зависимости от части | Более высокая, более равномерная |
Точность размеров | ±0,3% с усадкой | ±0,1% или лучше |
Постобработка | Дебридинг, спекание, HIP | Удаление опор, термическая обработка |
Размер конструкции | Промышленные масштабы | Маленькие камеры |
Требования к времени | Дни | От нескольких часов до 1-2 дней |
Экономика | Низкая стоимость деталей, большие объемы | Меньшие объемы, дорогое оборудование |
Струйная обработка связующего подходит для создания концептуальных моделей благодаря скорости и низкой стоимости. Сплавление в порошковом слое позволяет создавать высокоточные детали конечного использования с превосходными свойствами.
![Молибден-титановые порошки 11 молибден-титановые порошки](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/PREP-Refractory-Titanium-Alloy-Powder.jpg)
Молибден-титановые сплавы - Перспективы
Характеристика | Описание | Преимущества | Потенциальные проблемы |
---|---|---|---|
Превосходные механические свойства | Молибден (Mo) упрочняет титан (Ti), создавая сплавы с исключительным соотношением прочности и веса, высоким сопротивлением ползучести (стойкость к деформации под напряжением при высоких температурах) и хорошей усталостной прочностью (стойкость к разрушению при циклических нагрузках). | – Идеально подходит для применений, требующих легких, но прочных компонентов, особенно при повышенных температурах. – Обеспечивает эффективные конструкции благодаря меньшему количеству материала, необходимого для того же уровня прочности по сравнению с более тяжелыми альтернативами. | – Добавление молибдена может снизить пластичность сплава (способность пластически деформироваться), что потенциально ограничивает его формуемость для получения сложных форм. – Обработка этих сплавов может быть сложной и требовать специализированных технологий, что потенциально влияет на экономическую эффективность. |
Улучшенные характеристики при высоких температурах | Высокая температура плавления молибдена повышает максимальную рабочую температуру сплавов Ti-Mo по сравнению с нелегированным титаном. | – Позволяет использовать их в средах с очень высокой температурой, например, в реактивных двигателях, компонентах ракет и высокопроизводительных печах. – Обеспечивает увеличенный срок службы компонентов в сложных тепловых условиях. | – Устойчивость к окислению, способность сопротивляться реакции с кислородом при высоких температурах, может вызывать беспокойство у некоторых сплавов Ti-Mo. Продолжаются исследования по улучшению их окислительных свойств за счет легирующих добавок или обработки поверхности. |
Применение электропроводности | Некоторые сплавы Ti-Mo, особенно с более высоким содержанием Mo, обладают хорошей электропроводностью. | – Полезно для применений, требующих передачи электрического тока, таких как электроды, электрические контакты и мощные резисторы. – Предлагает потенциальную материальную альтернативу традиционным проводникам, таким как медь, в определенных сценариях. | – Электропроводность сплавов Ti-Mo не всегда может соответствовать электропроводности чистой меди, что требует тщательного выбора материала в зависимости от потребностей конкретного применения. – Хрупкое поведение при низких температурах может ограничить их использование в криогенных приложениях. |
Новый потенциал аддитивного производства | Разработка порошков сплавов Ti-Mo, совместимых с методами аддитивного производства, такими как 3D-печать, открывает новые возможности для проектирования сложных компонентов и легких конструкций. | – Позволяет создавать сложную геометрию и решетчатые структуры, что потенциально приводит к снижению веса и повышению производительности. – Предлагает большую свободу проектирования по сравнению с традиционными методами производства. | – Производство порошков и оптимизация печатных свойств сплавов Ti-Mo являются постоянными направлениями исследований. – Обеспечение стабильных свойств материалов и контроля качества на протяжении всего процесса аддитивного производства требует дальнейшего развития. |
Рост и развитие рынка | Прогнозируется, что мировой рынок сплавов Ti-Mo будет устойчиво расти из-за растущего спроса в аэрокосмическом, биомедицинском и энергетическом секторах. | – Растущий спрос на легкие и высокоэффективные материалы в этих отраслях стимулирует расширение рынка. – Технологические достижения в методах обработки и производства могут еще больше повысить экономическую эффективность и расширить потенциал применения. | – Конкуренция со стороны традиционных материалов, таких как алюминий и высокопроизводительные стали, может ограничить долю рынка в определенных секторах. – Колебания цен на молибден и титан могут повлиять на общую стоимость сплавов Ti-Mo. |
Вопросы и ответы
Вопрос: Для чего используется молибден?
О: Обладая превосходными высокотемпературными свойствами, молибден находит широкое применение в качестве легирующей добавки для усиления жаропрочных сталей и суперсплавов, используемых в аэрокосмической промышленности, энергетике, строительстве печей, ракетных компонентов и других ответственных областях.
В: Является ли молибден токсичным?
О: Элементарный молибден и его сплавы, как правило, имеют низкий уровень токсичности и безопасны для использования в технике. Однако некоторые соединения молибдена при длительном вдыхании могут оказывать потенциальное канцерогенное действие, что требует использования защитного оборудования при обращении и обработке.
В: Дорого ли стоит титан?
О: Титановые сплавы отличаются более высокой стоимостью сырья по сравнению со сталями и алюминиевыми сплавами. Однако, учитывая, что при производстве по технологии AM соотношение "покупка - полет" приближается к 1, стоимость готовых титановых деталей может быть экономически выгодной для таких отраслей, как аэрокосмическая, готовых внедрять новые технологии и конструкции.
В: Что делает титан идеальным материалом для имплантатов?
О: Биосовместимость титановых сплавов в сочетании с высоким соотношением прочности и веса делает их идеальными для замены человеческой кости. Модуль упругости может быть снижен до уровня костной ткани путем легирования биосовместимыми бета-стабилизаторами, такими как Nb и Ta, для увеличения срока службы несущих имплантатов.
Вопрос: Какой процесс 3D-печати используется для молибдена и титана?
О: Для изготовления высокопроизводительных деталей конечного использования преимущественно используются такие технологии порошковой плавки, как селективное лазерное плавление (SLM) и электронно-лучевое плавление (EBM). Благодаря высокотемпературному источнику тепла достигается практически полная плотность материала с превосходными свойствами, подходящими для инженерных применений.
В: Зачем смешивать молибден с титановым порошком?
О: Молибден повышает высокотемпературную твердость, сопротивление ползучести и свойства, подобные инструментальной стали, а титан обеспечивает превосходную коррозионную стойкость и низкую плотность. Вместе сплавы, изготовленные путем прямого смешивания их порошков методом AM, представляют собой идеальную комбинацию для передовых применений.
Поделиться
Facebook
Twitter
LinkedIn
WhatsApp
Электронная почта
MET3DP Technology Co., LTD - ведущий поставщик решений для аддитивного производства со штаб-квартирой в Циндао, Китай. Наша компания специализируется на производстве оборудования для 3D-печати и высокопроизводительных металлических порошков для промышленного применения.
Сделайте запрос, чтобы получить лучшую цену и индивидуальное решение для вашего бизнеса!
Похожие статьи
О компании Met3DP
Воспроизвести видео
Последние обновления
Наш продукт
CONTACT US
Есть вопросы? Отправьте нам сообщение прямо сейчас! После получения Вашего сообщения мы всей командой выполним Ваш запрос.
Получите информацию о Metal3DP
Брошюра о продукции
Получить последние продукты и прайс-лист
![металлический 3dp логотип малый](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/metal-3dp-logo-small.png)
Металлические порошки для 3D-печати и аддитивного производства
КОМПАНИЯ
ПРОДУКТ
ИНФОРМАЦИЯ О КОНТАКТЕ
- Город Циндао, Шаньдун, Китай
- [email protected]
- [email protected]
- +86 19116340731