Порошки титано-молибденового сплава

порошки титано-молибденовых сплавов повышают высокотемпературную прочность и сопротивление ползучести для легких аэрокосмических конструкций. В этом руководстве рассматриваются составы порошков сплава TiMo, основные характеристики, методы производства, подходящие области применения, спецификации, соображения, связанные с покупкой, сравнение поставщиков и плюсы/минусы.

порошки титано-молибденовых сплавов Типовой состав

Марка сплава	Титан (%)	Молибден (%)
Ti-6Al-7Nb (IMI 550)	Баланс	7%
Ti-15Mo-3Nb-3Al-0.2Si	Баланс	15%
Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn (Ti-11)	Баланс	11.5%
Ti-15Mo-5Zr-3Al	Баланс	15%

Содержание молибдена от 7% до 15% эффективно для высокотемпературного упрочнения. Другие элементы, такие как ниобий, цирконий и олово, дополнительно повышают свойства ползучести.

Характеристики и свойства

Атрибут	Подробности
Форма частиц	Сферическая форма при распылении в инертном газе
Кислород ppm	Ниже 500 ppm
Типичная плотность	4,5 г/см3
Теплопроводность	4-6 Вт/мК
Высокотемпературная прочность	100 МПа при 500°C
Коррозионная стойкость	Образует защитную пленку TiO2

Твердые частицы, низкое содержание кислорода и индивидуальный состав позволяют использовать порошок сплава для аддитивного производства или спекания высокоэффективных компонентов.

Методы производства

Метод	Описание процесса
Распыление газа	Инертный газ расщепляет поток расплавленного сплава в порошок
Плазменное распыление	Очень чистый, но меньший выход порошка по сравнению с газовым распылением
PREP	Сфероидизация существующих порошков путем переплавки
Гидрид-дегидрид	Хрупкий промежуточный продукт TiH2 для измельчения

Плазма и газовое распыление обеспечивают наилучшее качество, но при этом являются более дорогими по сравнению с такими вторичными способами, как PREP и HDH.

Применение порошка сплава TiMo

Промышленность	Примеры компонентов
Аэрокосмическая промышленность	Лопатки турбин, корпуса, шасси
Производство электроэнергии	Теплообменники, паровые трубопроводы
Химическая обработка	Биореакторы, реакционные сосуды
Морской	Валы пропеллеров, купола гидролокаторов
Бурение нефтяных и газовых скважин	Инструменты и стволы для геотермальных скважин

Сочетание высокой прочности, малого веса и коррозионной стойкости позволяет использовать сплавы TiMo в таких сложных условиях, как авиационные двигатели или морское бурение.

Технические характеристики

Стандарт	Охваченные классы
ASTM B862	Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-8Al-1Mo-1V, Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo
ASTM B348	Прутки и заготовки из титана и титановых сплавов
AIMS 04-18	Стандарт для титановых деталей AM

AMPM (Американский институт порошковой металлургии), IPS (Международная организация по стандартам порошковой металлургии) также охватывают различные марки Ti.

Мировые поставщики и диапазон цен

Компания	Время выполнения заказа	Ценообразование
TLS Technik	16 недель	$300 - $900/кг
Sandvik	12 недель	$350 - $1000/кг
Атлантическое оборудование	14 недель	$320 - $850/кг

Цена за партию 100+ кг. Премиум для порошка с низким содержанием кислорода и сферической формы. При больших партиях свыше 500 кг предлагаются скидки на 20%+.

Плюсы и минусы

Преимущества	Вызовы
Отличная высокотемпературная прочность	Высокие затраты на сырье
Коррозионная стойкость в различных средах	Более длительные сроки изготовления нестандартных сплавов
Гибкость при разработке сплавов под заказ	Ограниченная глобальная цепочка поставок в настоящее время
Совместимость с порошковыми методами AM	После AM часто требуется постобработка
Отличное сопротивление ползучести	Жесткие требования к кислороду/азоту

Порошки TiMo позволяют создавать новые конструкции деталей и облегченные конструкции, однако использование титановых сплавов создает уникальные проблемы при производстве и обработке порошков.

ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ

Какой диапазон размеров частиц оптимален для струйной 3D-печати на связующем?

Около 30-50 микрон обеспечивают более высокую плотность слоя порошка и эффективное насыщение жидкостью, необходимое для правильного скрепления слоев. Слишком тонкие порошки снижают производительность.

Что вызывает загрязнение при газовой атомизации сплава Ti?

Улавливание кислорода в результате утечек воздуха ухудшает чистоту порошка, поэтому необходим строгий контроль процесса. Разделительные агенты печей и тигли для расплава - другие источники загрязнения, требующие расходных материалов высокой чистоты.

Почему в сплавах на основе Ti трудно добиться высокого содержания Mo?

Чрезмерные потери молибдена при испарении происходят выше уровня 25% во время вакуумной индукционной плавки и последующих этапов переплава. Меры по снижению потерь включают покрытие бассейнов расплава или использование методов холодного тигля.

Как следует хранить титановый порошок?

В герметичных контейнерах под инертным покровным газом или вакуумом. Обращение и хранение исключают поглощение влаги, вызывающее дряхлость, и высокое содержание примесей озигена или азота.

Какие дефекты часто встречаются при AM-печати титановых сплавов?

Пористость из-за захваченных атомов газа, дефекты отсутствия плавления, растрескивание под действием остаточных напряжений, нерасплавленный порошок внутри замкнутых объемов. Требуется комплексная оптимизация параметров с учетом стратегии сканирования, потребляемой энергии и т. д.

Заключение

В итоге, порошки титано-молибденовых сплавов обеспечивают индивидуальные высокотемпературные свойства и коррозионную стойкость, необходимые для производства компонентов нового поколения в аэрокосмической, энергетической и других ответственных отраслях промышленности с помощью порошковой металлургии или аддитивного производства.

узнать больше о процессах 3D-печати

Additional FAQs on Titanium Molybdenum Alloy Powders

1) What oxygen and hydrogen limits should I target for AM-grade Ti‑Mo powders?

• For fatigue-critical parts, aim for O ≤0.15 wt% (≤1500 ppm) and H ≤0.012 wt%. Premium aerospace lots often specify O ≤0.12 wt% and tight N control (≤0.03 wt%).

2) Which particle size distribution works best for LPBF vs. LMD?

• LPBF: 15–45 μm or 20–53 μm cuts with high sphericity (≥0.92) for stable recoating. LMD: 45–105 μm (or 63–90 μm) to match nozzle focus and achieve consistent melt pools.

3) How does Mo content influence microstructure and heat treatment?

• Mo is a strong β stabilizer, promoting β or metastable β microstructures. Higher Mo raises hardenability, suppresses martensite, and can reduce α′ formation, enabling improved creep but requiring tailored stress relief and aging schedules.

4) Are Ti‑Mo alloys weldable after AM?

• Yes, generally weldable with laser or electron-beam, but preheat/interpass temperature control limits cold cracking. Post-weld heat treatment can restore ductility and homogenize β-rich regions.

5) What powder handling precautions are critical for Ti‑Mo?

• Treat as combustible metal powder: inert handling, grounded equipment, humidity control (<30–40% RH), sealed transfer and sieving under argon/nitrogen, and compliance with NFPA 484 for storage and dust collection.

2025 Industry Trends for Titanium Molybdenum Alloy Powders

• β‑titanium focus: Growing adoption of Ti‑Mo and Ti‑Mo‑Zr‑Nb chemistries for high-temperature, fatigue, and biomedical elasticity tuning.
• Supply chain maturation: More regional atomization capacity for reactive alloys; shorter lead times with digital powder passports (chemistry, O/N/H, PSD, reuse history).
• Cost reduction routes: Hybrid HDH feedstock followed by plasma spheroidization achieving AM-ready sphericity at lower cost.
• Qualification playbooks: Emerging OEM parameter windows for Ti‑15Mo variants in LPBF and LMD, including HIP and aging recipes.
• Sustainability: Closed-loop argon recovery and higher recycled Ti feed without exceeding interstitial limits.

2025 Snapshot: Ti‑Mo Powder and Process Benchmarks (indicative)

Метрика	2023	2024	2025 YTD	Notes/Sources
Typical O content (wt%) AM-grade	0.12–0.18	0.10–0.16	0.09–0.15	Improved inert handling
Sphericity (image analysis)	0.90–0.95	0.92–0.96	0.93–0.97	Gas/plasma atomized
LPBF as-built density (%)	99.5–99.9	99.6–99.95	99.7–99.95	Optimized scan strategies
Powder lead time (weeks, 100–300 kg)	12–20	10–16	8–14	Added regional capacity
Price trend vs. 2022 (Ti‑15Mo AM-grade)	+12–18%	+8–12%	+4–9%	Energy and sponge indices

References: ISO/ASTM 52907/52920/52930; ASTM B348, B862; emerging OEM application notes for β‑Ti alloys; NIST AM Bench; NFPA 484.

Latest Research Cases

Case Study 1: LPBF of Ti‑15Mo with Low Oxygen Drift for Hot-Section Brackets (2025)

• Background: An aero supplier needed creep-capable, lightweight brackets operating at 450–500°C; prior lots showed oxygen rise after multiple powder reuses.
• Solution: Qualified Ti‑15Mo powder (20–53 μm, sphericity ≥0.95) with sealed inert conveying and nitrogen-blanketed sieving; implemented bed preheat and contour-hatch strategies; post-build HIP (920°C/2 h) and aging.
• Results: As-built density 99.9%; O drift per reuse cycle −50% vs baseline; 500°C tensile strength improved from 90 MPa to 115 MPa; creep strain at 100 MPa/500°C over 100 h reduced by 35%.

Case Study 2: LMD Repair of Ti‑Mo‑Zr Components in Chemical Processing (2024)

• Background: A plant experienced erosion-corrosion on Ti‑11.5Mo‑6Zr‑4.5Sn pump housings; conventional weld repairs caused distortion.
• Solution: Deployed LMD with 63–90 μm powder, closed-loop melt-pool control, and interpass temperature limits; performed stress relief at 700°C.
• Results: Dilution ≤7%; dimensional restoration within ±0.1 mm; corrosion rate in chloride media matched baseline after heat treatment; MT/PT inspection showed zero repair-related cracks; time-to-service −40% vs weld overlay.

Мнения экспертов

• Prof. Hamish L. Fraser, Professor of Materials Science and Engineering, The Ohio State University
• Viewpoint: “Molybdenum’s β‑stabilizing effect in titanium enables creep resistance without excessive density penalties—AM makes these microstructures more controllable via scan and heat schedules.”
• Dr. Christina M. Lomasney, Materials Scientist and AM Advisor
• Viewpoint: “Powder genealogy and interstitial control are decisive for Ti‑Mo—oxygen management from atomization through reclaim directly correlates with fatigue and creep outcomes.”
• Dr. Moataz Attallah, Professor of Advanced Materials Processing, University of Birmingham
• Viewpoint: “Process-structure-property maps for β‑Ti in LPBF and LMD are maturing; combining HIP with targeted aging is key to unlocking stable performance.”

Practical Tools and Resources

• Standards and guidance
• ISO/ASTM 52907 (AM feedstock), 52920/52930 (qualification/quality): https://www.iso.org
• ASTM B862/B348 (Ti alloy products), ASTM F3301 (PBF process control): https://www.astm.org
• Metrology and data
• NIST AM Bench datasets; oxygen/nitrogen/hydrogen by inert gas fusion (LECO methods)
• Безопасность
• NFPA 484 for combustible metal powders; ANSI Z136 for laser safety
• Process know-how
• OEM parameter notes for β‑Ti in LPBF/LMD (EOS, SLM Solutions, GE Additive, TRUMPF)
• Powder QA: PSD (ASTM B822), flow (ASTM B213/B964), apparent/tap density (ASTM B212/B527)
• Materials databases
• ASM Handbooks Online; Materials Project for phase stability insights; peer-reviewed β‑Ti alloy literature

Last updated: 2025-10-16
Changelog: Added 5 focused FAQs; included a 2025 KPI table for Ti‑Mo powders; provided two case studies (LPBF Ti‑15Mo low-O drift; LMD repair of Ti‑Mo‑Zr); added expert viewpoints; linked standards, safety, QA, and data resources
Next review date & triggers: 2026-03-31 or earlier if ISO/ASTM standards update, major supplier capacity changes, or new Ti‑Mo AM parameter/heat-treatment data revises creep and fatigue guidance