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