Порошок TC4: Технический обзор

Порошок TC4, известный также как карбид титана, представляет собой чрезвычайно твердый керамический материал, состоящий из титана и углерода. Он характеризуется высокой твердостью, отличной износостойкостью, хорошей теплопроводностью и высокой стойкостью к химическому воздействию. Порошок TC4 находит широкое применение в различных отраслях промышленности, включая аэрокосмическую, автомобильную, военную, производство металлорежущих и формообразующих инструментов и т.д.

Состав порошка TC4

Порошок TC4 содержит титан и углерод в различных пропорциях в зависимости от марки. Химическая формула карбида титана - TiC, но в промышленном порошке TC4 содержание углерода может варьироваться от 6,25% до 11,7% по массе.

Элемент	Вес %
Титан (Ti)	88.3 – 93.75
Углерод (C)	6.25 – 11.7

Регулируя соотношение титана и углерода, производители могут изменять такие свойства, как твердость, вязкость и теплопроводность. Марки TC4 с более высоким содержанием углерода имеют более высокую твердость, в то время как варианты с более низким содержанием углерода обладают большей вязкостью.

Свойства и характеристики порошка TC4

Порошок TC4 отличается исключительной твердостью и износостойкостью в сочетании с хорошей коррозионной стойкостью. Вот основные технические характеристики и возможности:

Недвижимость	Подробности
Твердость	2800-3100 HV, до 3500 HV для высокоуглеродистых вариантов
Плотность	4,9 - 5,2 г/см3
Температура плавления	3160°C
Теплопроводность	~35 Вт/м-К
Коэффициент теплового расширения	7,4 x 10-6/K
Модуль Юнга	450 ГПа
Прочность на сжатие	1,7 - 3,5 ГПа
Химическая стойкость	Устойчивость к кислотам, щелочам, солям, окислительным средам до 800°C

Непревзойденная твердость делает TC4 идеальным материалом для защиты от износа и резания. Он сохраняет прочность и коррозионную стойкость при высоких температурах. Высокая теплопроводность улучшает теплоотвод в инструментах и пластинах.

Технические характеристики и марки порошка TC4

Порошок TC4 выпускается с различными размерами частиц, содержанием углерода и степенью чистоты, что позволяет удовлетворить требования конкретного применения:

Спецификация	Подробности
Размеры частиц	0,5 - 45 мкм
Содержание углерода	Низкий (6,25%), средний (8%), высокий (10-11,7%)
Чистота	До 99%
Кристаллическая структура	Кубический
Морфология порошка	Угловые, зернистые, сферические
Классы	R, P, S, M
Стандарты	ISO, RoHS

К распространенным маркам порошка TC4 относятся:

• Класс R - для спеченных изделий со средним содержанием углерода 8%
• Класс P - высокая чистота для специальных применений
• Класс S - Для распыления и сварки изделий
• Класс М - для формовки и прессования

Более высокая чистота, контролируемый гранулометрический состав и постоянная морфология позволяют получать спеченные детали более высокого качества.

Применение и использование порошка TC4

Уникальные свойства порошка TC4 позволяют использовать его в следующих областях:

Промышленность	Приложения
Резка металла	Индексируемые пластины, концевые фрезы, сверла, развертки
Обработка металлов давлением	Экструзионные фильеры, фильеры для развальцовки, фильеры для волочения проволоки
Добыча	Долота для бурения скальных пород, вставки для бурения скважин
Автомобильная промышленность	Распределительные валы, клапаны, уплотнения
Аэрокосмическая промышленность	Уплотнения, компоненты двигателя
Электроника	Теплопроводники, контакты
Текстиль	Запчасти для текстильного оборудования
Насосы	Уплотнения, подшипники
Медицина	Хирургические инструменты, имплантаты

В автомобильной промышленности порошок TC4 используется для изготовления кулачков, клапанов и других деталей двигателя, требующих термостойкости и износостойкости. В аэрокосмической промышленности он используется для изготовления воздушных уплотнений, требующих стабильности при высоких температурах. Из порошка TC4 также получаются отличные режущие пластины с повышенным сроком службы инструмента.

Порошок TC4 в сравнении с альтернативами

Вот как порошок TC4 сопоставляется с другими твердыми материалами по своим свойствам и эксплуатационным характеристикам:

Недвижимость	TC4	Карбид вольфрама	Карбид кремния
Твердость	2800 - 3500 HV	1300 - 1900 ВН	2300 - 3000 ВН
Жесткость	Средний	Выше	Нижний
Теплопроводность	Выше	Нижний	Выше
Химическая стойкость	Отличный	Бедный	Отличный
Устойчивость к окислению	Хороший	Отличный	Хороший
Стоимость	Средний	Выше	Нижний

Преимущества порошка TC4:

• Исключительная твердость и отличная износостойкость
• Лучшая коррозионная стойкость по сравнению с карбидом вольфрама
• Более теплопроводный, чем карбид вольфрама
• Более низкая стоимость по сравнению с карбидом вольфрама

Ограничения порошка TC4:

• Более хрупкий, чем карбид вольфрама, подвержен сколам
• Не так химически инертен, как карбид кремния
• Более низкая температурная стабильность по сравнению с карбидом кремния

Таким образом, TC4 обеспечивает наилучшее сочетание твердости, вязкости, тепловых свойств и стоимости для большинства применений. Он превосходит карбид вольфрама по износостойкости и карбид кремния по высокотемпературной стабильности.

Ценообразование на порошки TC4

Порошок TC4 дороже титанового порошка, но дешевле порошка карбида вольфрама. Вот типичные цены за кг:

Класс	Чистота	Цена ($/кг)
R	99%	70 – 90
P	99.5%	100 – 130
S	97%	50 – 70
M	96%	40 – 60

Цены зависят от:

• Чистота и содержание кислорода/азота
• Распределение частиц по размерам
• Морфология порошка (угловатая, сферическая)
• Количество закупок
• Марка поставщика

Стоимость порошка TC4 высокой чистоты с контролируемым размером частиц может достигать $130/кг, в то время как стоимость порошка более низкой чистоты для прессования или сварки начинается от $40/кг.

Где купить порошок TC4

Вот некоторые из ведущих мировых поставщиков, производящих и продающих порошок карбида титана TC4:

Поставщик	Расположение
Микронные металлы	США
Atlantic Equipment Engineers	США
Met3DP	Китай
I-Matec	Германия
Inframat Advanced Materials	США
Beijing BoYu Tech	Китай

При выборе поставщика порошка TC4 следует учитывать:

• Репутация и годы работы
• Сертификаты качества
• Уровни чистоты
• Контроль размера частиц
• Морфология порошка
• Производственные мощности
• Ценообразование
• Обслуживание клиентов и техническая поддержка

Такие известные компании, как Micron Metals, ZhuZhou GuangYuan и Inframat Advanced Materials, являются ведущими производителями со строгим контролем качества и конкурентоспособными ценами.

Порошок TC4: Вопросы и ответы

Вопрос: В чем разница между марками порошка TC4 и TC16?

Ответ: Порошок TC16 имеет более низкое содержание углерода - около 6,25%, в то время как порошок TC4 имеет среднее содержание углерода - около 8%. Таким образом, TC16 обладает более высокой вязкостью, а TC4 - более высокой твердостью.

Вопрос: Является ли порошок TC4 токсичным?

Ответ: Порошок TC4 считается относительно нетоксичным. Однако при контакте с кожей или глазами он может вызвать раздражение. При работе с ним необходимо использовать соответствующие СИЗ.

Вопрос: Каким способом лучше всего изготавливать детали TC4?

О: Большинство компонентов TC4 изготавливается путем спекания порошка TC4. Также могут использоваться методы холодного прессования и горячего изостатического прессования. Возможно также CVD-осаждение TC4.

Вопрос: В каких отраслях промышленности больше всего используется порошок TC4?

О: Основной объем потребления порошка TC4 приходится на режущие инструменты, детали авиакосмических двигателей, автомобильные компоненты и горные инструменты. Сочетание твердости, износостойкости и температурных возможностей делает его идеальным для этих применений.

Вопрос: Ржавеет ли порошок TC4?

О: Нет, порошок TC4 не ржавеет и не подвержен коррозии. Он обладает превосходной коррозионной стойкостью благодаря наличию стабильного карбида титана. TC4 сохраняет свои свойства в широком диапазоне химических веществ.

Вопрос: Является ли порошок TC4 мелкозернистым или крупнозернистым?

Ответ: Порошок TC4 выпускается как в виде мелких микрозерен, так и в виде более крупных зерен. Мелкий порошок менее 10 мкм предпочтительнее использовать для спекания, а более крупный порошок 20-45 мкм - для сварки или термического напыления.

Вопрос: Можно ли использовать порошок TC4 для 3D-печати?

О: Да, современные технологии струйного нанесения связующего и лазерного наплавления порошкового слоя позволяют выполнять 3D-печать сложных геометрических форм с использованием порошка TC4, обеспечивающего дополнительную твердость, прочность и износостойкость.