Порошок Ti6Al4V

Обзор

Порошок Ti6Al4VТакже известный как Ti-6Al-4V, Grade 5 titanium, Ti 6-4 или Ti 6/4, представляет собой порошок титанового сплава, состоящего из титана, 6% алюминия и 4% ванадия. Он обладает исключительным сочетанием высокой прочности, малого веса, коррозионной стойкости и биосовместимости, что делает его чрезвычайно универсальным материалом для передовых применений в аэрокосмической промышленности, медицинском оборудовании, морской технике и многом другом.

Ti6Al4V считается рабочей лошадкой среди титановых сплавов, составляя более 50% от общего объема использования титана во всем мире. Он имеет одно из лучших соотношений прочности и веса среди всех металлических материалов и сохраняет свои свойства при экстремальных температурах.

Некоторые ключевые свойства и характеристики порошка Ti6Al4V включают в себя:

• Отличное соотношение прочности и веса, высокая удельная прочность
• Низкая плотность - 4,43 г/см3
• Высокая коррозионная стойкость
• Биосовместимость и способность к остеоинтеграции
• Хорошие высокотемпературные свойства - пригодность к использованию до 400°C, устойчивость к окислению до 550°C.
• Высокая вязкость разрушения и усталостная прочность
• Доступны различные размеры и морфологии - сферические, угловые

Благодаря своим универсальным свойствам Ti6Al4V находит сегодня разнообразное применение в различных отраслях промышленности.

Типы порошков Ti6Al4V

Порошок сплава Ti6Al4V выпускается в различных вариантах распределения по размерам, формам и методам производства для решения конкретных задач:

Размер частиц: В зависимости от метода производства выпускается от 15 микрон до 150+ микрон.

Распределение по размерам: Градуированные/просеянные, смешанные или по индивидуальному заказу

Стандарты: ASTM B348, AMS 4943, AMS 4928, AMS 4967

Состав порошка Ti6Al4V

Ti6Al4V соответствует спецификации аэрокосмических материалов (AMS) 4928 и имеет номинальный состав:

Железо, кислород и азот - часто встречающиеся примеси. Перед распылением в порошок состав подвергается регулярному анализу на предмет соответствия спецификациям аэрокосмического класса.

Свойства порошка Ti6Al4V

Ti6Al4V ценится за исключительный баланс механических свойств, коррозионную стойкость, легкость и биосовместимость. Его свойства включают:

Тепловые свойства
Коэффициент теплового расширения - 8,6 x 10-6 /K (20-100°C)
Теплопроводность - 7,2 Вт/м.К
Максимальная температура эксплуатации - 400°C

Коррозионная стойкость
Отличная коррозионная стойкость, сравнимая с нелегированным титаном Противостоит коррозии под воздействием большинства кислот, влажных газов, органических химикатов

Образование стабильного и высокоадгезивного оксидного поверхностного слоя обеспечивает превосходную устойчивость к солевым средам. Ti6Al4V демонстрирует защиту, превосходящую нержавеющую сталь, в хлоридных растворах благодаря более низкой скорости диффузии кислорода и хлоридов.

Применение порошка Ti6Al4V

Благодаря своим сбалансированным свойствам Ti6Al4V находит сегодня разнообразное применение в промышленности и медицине:

Аддитивное производство расширяет сферу применения титановых сплавов во всех этих отраслях, позволяя создавать геометрии свободной формы, которые ранее были невозможны.

Технические характеристики порошка Ti6Al4V

Порошок титана марки 5 Eli также должен отвечать дополнительным требованиям заказчика, касающимся:

• Форма частиц
• Текучесть
• Кажущаяся плотность
• Плотность отвода
• Плотность пикнометра
• Химический анализ
• Механические свойства

Производители, выпускающие порошок Ti6Al4V, соблюдают сертифицированные системы управления качеством и протоколы испытаний, прежде чем поставлять его заказчикам в оборонной, аэрокосмической, энергетической, автоспортивной и медицинской отраслях, а также в других.

Поставщики порошка Ti6Al4V

Порошок Ti6Al4V изготавливается методом газового или плазменного распыления для получения сферического порошка, пригодного для АМ. Исходным сырьем является сплав, переплавленный вакуумной дугой (VAR) или электронно-лучевой плавкой (EBM), который распыляется на мелкие капли, застывающие в частицы порошка при быстром охлаждении.

Основными мировыми поставщиками сферических и предварительно легированных порошков Ti6Al4V являются:

Порошок Ti6Al4V может быть приобретен в небольших количествах для исследований и создания прототипов. Для компаний, заключивших соглашения о поставках, возможны нестандартные сплавы и характеристики частиц.

Ценообразование:
Как высокоэффективный сплав, требующий передовых технологий производства, порошок Ti6Al4V стоит дороже стандартных сортов титана и порошков других металлов. Цены варьируются от $100/кг до $500/кг в зависимости от:

• Количество заказов
• Форма и распределение частиц по размерам
• Индивидуальная настройка химических/механических свойств
• Требования к испытаниям и сертификации
• Экономические факторы - динамика спроса и предложения, стоимость сырья

Более чистые сорта, используемые в медицинских приборах и аэрокосмической промышленности, стоят дороже. По мере наращивания производственных мощностей по всему миру наблюдается тенденция к снижению затрат.

Как выбрать порошок Ti6Al4V

Выбор подходящего порошка Ti6Al4V зависит от конкретной области применения и технологических требований. Некоторые ключевые соображения включают:

Аддитивное производство

• Форма частиц - сферические/фигурные распределения для лучшей текучести и упаковки
• Размер частиц - мелкие <45 микрон для лучшего разрешения и обработки поверхности
• Узкий диапазон размеров - обеспечивает равномерное плавление и уплотнение
• Высокая чистота порошка >99,5% титана для снижения загрязнения
• Низкое содержание кислорода, азота и углерода

Литье металлов под давлением (MIM)

• Порошок с неровной, угловатой поверхностью для повышения прочности зеленого цвета
• Средний размер частиц - 100 меш
• Порошковая смесь со связующими компонентами
• Экономическое содержание соответствует целевым показателям себестоимости

Термическое напыление

• Размер частиц подходит для процесса распыления
• Пористый гидридный порошок HDH обеспечивает лучшее сцепление покрытий
• Возможна разработка сплавов на заказ

Порошковая металлургия

• Угловатый, пористый порошок для уплотнения
• Порошковая смесь, адаптированная к условиям применения
• Сплав, модифицированный для обеспечения реакции спекания

Проконсультируйтесь с производителями порошков на ранних этапах проектирования, чтобы выбрать оптимальный порошок, подходящий для конкретных требований к компонентам.

Преимущества и недостатки порошка Ti6Al4V

Преимущества

• Высокое соотношение прочности и веса
• Сохраняет свойства при повышенных температурах
• Отличная коррозионная стойкость
• Биоинертный - не вызывает побочных реакций при имплантации
• Порошковое сырье позволяет изготавливать детали сложной формы методом AM
• Регулируемые механические свойства путем термообработки
• Возможность вторичной переработки для минимизации потерь

Ограничения

• Высокая стоимость материала по сравнению со сталями и алюминиевыми сплавами
• Требует высоких температур обработки Риск загрязнения кислородом
• Более низкая жесткость по сравнению со сталью
• Чувствительность к острым надрезам - риск растрескивания
• Сложная обработка, требующая специального инструмента.

Инженеры выбирают Ti6Al4V в тех случаях, когда прочность, термостойкость, биосовместимость и коррозионная стойкость критически важных конструкционных деталей перевешивают ограничения по стоимости.

Порошок Ti6Al4V в сравнении с альтернативами

Ti6Al4V конкурирует с нержавеющими сталями, кобальто-хромовыми сплавами, алюминиевыми сплавами и чистым титаном. Сравнение по ключевым параметрам приведено ниже:

узнать больше о процессах 3D-печати