Титан Ti6Al4V ELI порошок

Обзор

Титановый порошок Ti6Al4V ELI - это высокопроизводительный титановый сплав, широко используемый в 3D-печати, аддитивном производстве и литье металлов под давлением в аэрокосмической, медицинской, автомобильной и других ответственных отраслях.

Ti6Al4V ELI - это "сверхнизкий интерстициальный" вариант титана Grade 5, который содержит меньшее количество кислорода, азота, углерода и железа по сравнению со стандартным Ti6Al4V. Это позволяет повысить пластичность, вязкость разрушения, усталостную прочность и сопротивление высокотемпературной ползучести.

В качестве сырья для металлического порошка Ti6Al4V ELI позволяет изготавливать сложные геометрические формы и легкие высокопрочные конструкции методом порошкового наплавления и 3D-печати с направленным энергетическим осаждением. Детали могут быть изготовлены с тонкой отделкой поверхности и механическими свойствами, сравнимыми с традиционными коваными или литыми компонентами из Ti6Al4V.

Ниже мы рассмотрим порошок Ti6Al4V ELI более подробно, включая состав, свойства, технические характеристики, цену, применение и сравнение с альтернативными вариантами, такими как порошки титана CP и нержавеющей стали.

Состав

Титановый порошок Ti6Al4V ELI имеет следующий номинальный состав:

Ключевые легирующие элементы - алюминий и ванадий - служат для укрепления титановой матрицы за счет механизмов упрочнения твердым раствором и закалки осадком при термообработке.

Вариант ELI обеспечивает строгий контроль содержания таких интерстициальных примесей, как O, N, C и Fe, чтобы минимизировать негативное влияние на пластичность и сопротивление разрушению при высоких температурах.

Свойства

Ниже приведены некоторые ключевые свойства сплава Ti6Al4V ELI в виде предварительно легированного порошка:

Механические свойства

Физические свойства

Свойства печати

Условия обслуживания

Приложения

Уникальные свойства порошка титанового сплава Ti6Al4V ELI делают его пригодным для:

Аэрокосмическая промышленность

• Конструктивные кронштейны, корпуса, компоненты двигателя
• Детали планера и вертолетов, крылья, фюзеляжи
• Двигательные установки космических аппаратов, тяговые сопла

Медицина и стоматология

• Ортопедические имплантаты - фиксация тазобедренного, коленного суставов, позвоночника
• Зубные имплантаты, коронки, мосты, абатменты

Автомобильная промышленность

• Шатуны, клапаны, колеса турбокомпрессора
• Моторное спортивное оборудование - блоки цилиндров, тормозные суппорты

Химическая

• Реакторные сосуды, теплообменники, трубы, резервуары
• Насосы, клапаны, реакционные башни, скрубберы

Другое

• Спортивные товары - велосипеды, клюшки для гольфа, рамы
• Защита - бронемашины, бронепластины
• Энергетика - устьевые компоненты, концевые детали для жидкостей

В следующей таблице приведены некоторые типичные области применения компонентов Ti6Al4V ELI, изготовленных с помощью технологий металлического AM:

Аддитивное производство с использованием порошка Ti6Al4V ELI ценится за то, что позволяет:

• Снижение веса - легче, чем сталь, никелевые сплавы
• Консолидация деталей - меньше крепежа и сварных швов
• Индивидуальные геометрии - оптимизация топологии
• Сокращение отходов - минимальное использование сырья
• Производство точно в срок - сокращение времени выполнения заказа

Технические характеристики

Порошок титана Ti6Al4V ELI доступен в соответствии со следующими спецификациями:

Популярными типоразмерами, соответствующими стандарту ASTM B214, являются:

Для печати с высоким разрешением могут быть доступны частицы размером до 10 мкм.

Поставщики и ценообразование

Ниже приведена таблица нескольких ведущих мировых поставщиков порошка Ti6Al4V ELI и типичные цены в долларах США за килограмм:

Средняя цена на 2024 год составляет около $300/кг для порошка Ti6Al4V ELI, соответствующего ASTM F2924 или аналогичным спецификациям, разработанным для использования в AM.

В качестве премиум-класса порошки ELI имеют ценовую премию почти в 100% по сравнению со стандартными порошками Ti6Al4V (~$150-$200/кг).

Факторы, влияющие на цену, включают объем заказа, гранулометрический состав, содержание интерстиций, морфологию, кажущуюся плотность и характеристики текучести.

Сравнения

Ti6Al4V ELI против Ti6Al4V

• Варианты со сверхнизким содержанием интерстиция (ELI) более чистые, пластичные, жесткие и стабильные.
• Сорта ELI отличаются пониженным содержанием кислорода, азота, углерода и железа.
• Ti6Al4V ELI стоит примерно на 100% дороже, чем порошок Ti6Al4V.
• В остальном свойства очень похожи - Ti6Al4V обеспечивает адекватные характеристики для большинства применений.
• Такие отрасли, как аэрокосмическая, требуют применения марок ELI для критических вращающихся деталей в реактивных двигателях и рамах самолетов.

Ti6Al4V ELI против CP Титан класса 2

• Ti6Al4V ELI обладает более высокой прочностью - более чем на 50% увеличивается предел прочности и текучести.
• Он сохраняет биосовместимость и коррозионную стойкость титана CP.
• Легирующие добавки делают Ti6Al4V менее пластичным, но поддающимся термической обработке для упрочнения.
• CP Ti Grade 2 имеет меньшую твердость и быстрее изнашивается в процессе эксплуатации, но стоит дешевле.
• Оба материала популярны для изготовления ортопедических имплантатов, таких как эндопротезы тазобедренных и коленных суставов.

Ti6Al4V ELI против нержавеющей стали 316L

• Ti6Al4V ELI обладает меньшей плотностью - почти в два раза меньше, чем у стали 316L, поэтому имеет меньший вес.
• Благодаря низкой плотности он обладает в 2-3 раза более высокой удельной прочностью.
• Сталь проще/дешевле в обработке, но подвержена коррозии