Введение в порошок титановых сплавов
Оглавление
Порошок титановых сплавов это универсальный конструкционный материал с уникальными свойствами, которые делают его пригодным для передовых применений в различных отраслях промышленности. В этой статье представлен обзор порошковой металлургии титановых сплавов, методов производства, составов, механических и физических свойств, областей применения, технических характеристик, цен, преимуществ и недостатков, а также часто задаваемых вопросов.
Методы производства порошка титановых сплавов
Порошок титановых сплавов может быть произведен различными методами, которые влияют на такие характеристики порошка, как гранулометрический состав, морфология, степень чистоты и другие. Основные способы производства включают:
Метод | Описание | Типичные характеристики порошка |
---|---|---|
Газовая атомизация | Поток жидкого сплава, распадающийся под действием струй газа высокого давления на мелкие капли, которые затвердевают в порошок | Сферическая морфология, средний и мелкий размер частиц (15-180 мкм), индивидуальные составы сплавов, высокая чистота |
Плазменный вращающийся электродный процесс (PREP) | Кончик электрода расплавляется плазменной дугой, центробежная сила образует микрокапли, которые застывают в порошок | Сфероидальные частицы, очень тонкий порошок (25-75 мкм), средняя чистота, широкий выбор сплавов |
Гидрид-дегидрид (HDH) | Процесс образования и распада гидридов сплава приводит к получению пористого крупнозернистого порошка | Нерегулярная морфология, большой размер частиц (75-250 мкм), средняя и высокая чистота, ограниченное количество сплавов |
Каждый метод производства позволяет получить порошок титанового сплава с различными характеристиками, подходящими для применения в различных отраслях промышленности.
![Введение в порошок титановых сплавов 1 порошок титановых сплавов](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/D2.jpg)
Порошковые композиции из титановых сплавов
Порошок титановых сплавов для металлургии состоит из титана, смешанного в основном с алюминием и ванадием, с незначительными добавками железа, кислорода, углерода и азота. Распространенные составы титановых сплавов по массовой доле включают:
Сплав | Алюминий | Ванадий | Другие элементы |
---|---|---|---|
Ти-6Ал-4В (5 класс) | 5.5-6.75% | 3.5-4.5% | Железо ≤ 0,3%, кислород ≤ 0,2%, углерод ≤ 0,1%, азот ≤ 0,05% |
Ti-6Al-4V ELI (Extra Low Interstitial, Grade 23) | 5.5-6.5% | 3.5-4.5% | Железо ≤ 0,3%, кислород ≤ 0,13%, углерод ≤ 0,08%, азот ≤ 0,05% |
Ti-10V-2Fe-3Al | 2.5-3.5% | 9-11% | Железо 1,8-2,2%, кислород ≤ 0,2%, углерод ≤ 0,1%, азот ≤ 0,05% |
Химический состав порошка титановых сплавов может быть подобран таким образом, чтобы оптимизировать характеристики от прочности и твердости до коррозионной стойкости, биологической совместимости, устойчивости к высоким температурам, снижения веса и других приоритетов в зависимости от конечного использования.
Порошок титановых сплавов Свойства
Основные свойства порошковых титановых сплавов, которые используются в различных областях, включают:
Недвижимость | Ti-6Al-4V | Ti-6Al-4V ELI | Ti-10V-2Fe-3Al |
---|---|---|---|
Плотность (г/см3) | 4.42 | 4.42 | 4.35 |
Температура плавления (°C) | 1604-1660 | 1604-1660 | 1590-1650 |
Предельная прочность на разрыв (МПа) | 860-1200 | 860-1050 | 900-1150 |
Предел текучести (МПа) | 750-1100 | 760-960 | 800-1050 |
Удлинение при разрыве (%) | 8-15 | 8-12 | 7-14 |
Модуль упругости (ГПа) | 100-115 | 95-115 | 90-110 |
Твердость (HRC) | 30-38 | 32-36 | 30-40 |
Порошковые титановые сплавы обладают улучшенными свойствами, сочетая легкий вес титана с высоким соотношением прочности и веса, вязкостью разрушения, усталостной прочностью и коррозионной стойкостью, подходящими для критических применений.
![Введение в порошок титановых сплавов 2 Введение в порошок титановых сплавов](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/09/in718-powder.jpg)
Применение порошка из титановых сплавов
Легкая прочность, биосовместимость и устойчивость к экстремальным условиям окружающей среды делают титановые сплавы универсальным выбором на всех рынках. Типичные области применения включают:
Промышленность | Приложения |
Аэрокосмическая промышленность | Двигатели и конструктивные элементы самолетов, конструкции космических аппаратов, ракеты |
Медицина | Ортопедические и зубные имплантаты, хирургические инструменты, протезы |
Автомобильная промышленность | Клапаны, шатуны, пружины, крепеж, компоненты выхлопной системы |
Химическая | Насосы, клапаны, трубы, резервуары, реакционные сосуды для обеспечения коррозионной стойкости |
Производство электроэнергии | Лопатки паровых и газовых турбин, компоненты морских платформ |
Спортивные товары | Клюшки для гольфа, теннисные ракетки, велосипеды и другое высокопроизводительное снаряжение |
Нефть и газ | Скважинные трубы, морские буровые установки, устьевые компоненты |
В этих сложных условиях в различных отраслях используются такие свойства титановых сплавов, как высокое соотношение прочности и веса, усталостная прочность, вязкость разрушения, коррозионная стойкость и биосовместимость.
Технические характеристики порошка из титановых сплавов
Порошки титановых сплавов производятся в стандартных спецификациях по химическому составу, гранулометрическому составу, морфологии и другим параметрам, адаптированным к потребностям аддитивного производства или прессования и спекания.
Параметр | Спецификация |
---|---|
Марка сплава | Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI, Ti-10V-2Fe-3Al, другие марки |
Форма частиц | Сферические, неправильные формы |
Диапазон размеров частиц (мкм) | 15-45, 45-100, 100-180 предпочтительно для AM |
Скорость потока Холла (с/50 г) | >32 секунд, что свидетельствует о хорошей текучести порошка |
Кажущаяся плотность (г/см3) | 2,7-3,2 для сферического, 2,2-2,8 для неравномерного порошка |
Плотность отвода (г/см3) | >4,0, повышает эффективность упаковки |
Выполнение химических анализов в допустимых пределах по кислороду, азоту, углероду, железу и другим микроэлементам очень важно для получения высокоэффективного порошка. Эти характеристики обеспечивают пригодность к обработке в технологиях AM или прессования и спекания.
Сравнение порошков титановых сплавов
Наиболее распространенные варианты порошковых титановых сплавов - Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI и Ti-10V-2Fe-3Al - имеют различные преимущества по свойствам:
Ti-6Al-4V | Ti-6Al-4V ELI | Ti-10V-2Fe-3Al | |
---|---|---|---|
Прочность | Высокая прочность | Немного ниже прочность, но лучше пластичность | Прочность сопоставима с Ti-6Al-4V |
Свариваемость | Умеренный | Отличный | Лучше, чем Ti-6Al-4V |
Коррозионная стойкость | Умеренный | Лучше, для чувствительных приложений | Превосходная коррозионная стойкость |
Стоимость | Умеренная цена | Небольшое повышение стоимости | Более низкая стоимость по сравнению со сплавами Ti-6Al-4V |
Биосовместимость | Отличный | Превосходно подходит для имплантации тела | Менее предпочтительны для медицинских изделий |
Порошок марки Ti-6Al-4V ELI отличается пластичностью, свариваемостью, биосовместимостью и коррозионной стойкостью, но стоит дороже, а сплав Ti-10V-2Fe-3Al превосходит по коррозионной стойкости при более низкой цене, но проигрывает по биомедицинской пригодности по сравнению со сплавами марок 5 и 23.
![Введение в порошок титановых сплавов 12 AlSi50](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/AlSi50.jpg)
Цены на порошок из титановых сплавов
Порошок титановых сплавов значительно превосходит по цене стальные порошки благодаря интенсивности обработки и уникальным свойствам:
Степень порошкообразности | Диапазон цен (USD за кг) |
---|---|
Ti-6Al-4V | 120 – 160 |
Ti-6Al-4V ELI | 135 – 185 |
Ti-10V-2Fe-3Al | 100 – 165 |
Стоимость зависит от метода производства, химического состава, распределения размеров, формы и количества заказа. Порошок неправильной формы может быть дешевле, чем сферический. Также применяются надбавки к цене за аргоновую или вакуумную упаковку. Значительные скидки за объем также снижают стоимость за килограмм.
Порошок титановых сплавов Плюсы и минусы
Плюсы | Cons | |
---|---|---|
Механические свойства | Высокое соотношение прочности и веса, прочный, но легкий | Более низкая прочность по сравнению с некоторыми стальными сплавами |
Физические свойства | Коррозионная стойкость, биологическая совместимость, немагнитность, теплопроводность | Высокая реакционная способность с такими элементами, как кислород, требующая инертного обращения |
Обработка | Пригодность для различных методов AM, возможность термообработки | Сферический порошок дороже в производстве по сравнению со сталями |
Производительность | Превосходная вязкость разрушения, усталостная прочность, износостойкость | Может подвергаться водородному охрупчиванию, склонна к задирам |
Экономика | Возможность экономии веса | Более высокая стоимость материала по сравнению со стальными альтернативами |
Порошковые титановые сплавы улучшают эксплуатационные характеристики, но требуют больших затрат. Они превосходят сталь по удельной прочности, а также по устойчивости к воздействию окружающей среды, но отстают по абсолютной прочности и стоимости. Короткая усталостная прочность, поглощение водорода и абразивный износ также могут стать проблемой для некоторых титановых сплавов.
![Введение в порошок титановых сплавов 13 порошок титановых сплавов](https://met3dp.com/wp-content/uploads/2023/10/FeCoNiCrMo-Powder.jpg)
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
Вопрос | Отвечать |
---|---|
Какие основные титановые сплавы выпускаются в виде порошка? | Наиболее используемыми порошками титановых сплавов являются Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI и Ti-10V-2Fe-3Al, которые производятся в обычных для AM-технологий гранулометрических составах и композициях. Также возможно изготовление сплавов по индивидуальному заказу. |
Какой диапазон размеров частиц лучше всего подходит для порошкового метода AM титановых сплавов? | Оптимальным является диапазон размеров частиц 15-100 микрон при среднем размере 30-60 микрон. Слишком мелкие частицы приводят к проблемам при работе с порошком и его распределении. Слишком крупный размер может привести к образованию менее плотных деталей. |
Как хранится и обрабатывается порошок титановых сплавов? | Продувка инертным газом и минимальный контакт с воздухом очень важны, чтобы избежать попадания кислорода, который может изменить химический состав сплава. Вакуумные герметичные контейнеры и заполненные аргоном перчаточные боксы обеспечивают эффективное хранение и обработку порошка. |
Какая постобработка используется для титановых деталей AM? | Термообработка, такая как горячее изостатическое прессование и отжиг, помогает улучшить механические свойства. Финишная обработка поверхности может включать в себя обработку на станках с ЧПУ, сверление, шлифовку и полировку. Дробеструйное упрочнение также используется для создания сжимающих напряжений. |
Можно ли перерабатывать титановые сплавы после аддитивного производства? | Да, отработанный титановый порошок часто можно утилизировать, просеять и смешать с первичным порошком для повторного использования. Для некоторых титановых сплавов достигаются показатели выхода вторичного сырья более 90%, что обеспечивает значительную экономию средств. |
Выводы
Благодаря таким свойствам, как высокая удельная прочность, усталость и коррозионная стойкость, порошки титановых сплавов позволяют создавать более легкие и прочные детали для аэрокосмической, медицинской, автомобильной, энергетической и других ответственных областей применения. Достижения в области порошковой металлургии титана способствуют дальнейшему расширению применения порошков, оптимизированных для методов AM.
Ведущие марки титана Ti-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI и Ti-10V-2Fe-3Al сочетают в себе такие свойства, как прочность, пластичность, вязкость, свариваемость, биологическая совместимость и химическая стойкость по привлекательной цене. Дальнейшее развитие титановых сплавов и прогресс в возможностях AM-технологии металлов ускорят использование титанового порошка для изготовления критически важных компонентов.
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