TC4 ELI Pulver

TC4 ELI-pulver, även känt som Titanium 6Aluminum 4Vanadium ELI-pulver, är ett avancerat titanlegeringspulver som används i olika högpresterande applikationer. Den här guiden ger en omfattande översikt över TC4 ELI-pulver, dess egenskaper, tillämpningar, leverantörer, kvaliteter och jämförelser med andra titanpulver.

Översikt över TC4 ELI-pulver

 

 

TC4 ELI-pulver är en ELI-variant (extra low interstitial) av titanlegeringen TC4 med hög renhet som innehåller 6% aluminium, 4% vanadin och låga halter av järn och syre.

Jämfört med andra titanlegeringar erbjuder TC4 ELI en utmärkt kombination av hög hållfasthet, låg vikt, enastående korrosionsbeständighet och biokompatibilitet. ELI-kvaliteten garanterar maximal duktilitet och seghet.

TC4 ELI är lämplig för additiv tillverkning, formsprutning av metall och andra pulvermetallurgiska tillämpningar. Dess fina pulver möjliggör komplexa geometrier och tunna väggar i 3D-tryckta eller sintrade delar.

Viktiga egenskaper och kännetecken för TC4 ELI-pulver:

Egenskaper för TC4 ELI-pulver

Fastighet	Beskrivning
Sammansättning	6% Al, 4% V, 0,08% max Fe, 0,13% max O
Täthet	4,43 g/cc
Smältpunkt	1604°C
Styrka	895-930 MPa brottgräns för draghållfasthet
Duktilitet	10-15% förlängning
Utmattningshållfasthet	500-550 MPa
Young's modul	110 GPa
Termisk konduktivitet	6,7 W/m-K
Elektrisk resistivitet	178 μΩ-cm
Koefficient för termisk expansion	8,9 μm/m-°C

TC4 ELI ger en optimal balans mellan hög hållfasthet i förhållande till vikt, brottseghet, utmattningshållfasthet och korrosionsbeständighet. Det höga innehållet av aluminium och vanadin bidrar till att uppnå hög hållfasthet genom solid solution- och utskiljningshärdande värmebehandlingar.

De låga interstitiella nivåerna säkerställer förbättrad duktilitet och brottseghet jämfört med standard TC4-kvalitet. Syrehalten är begränsad till max 0,13% för att undvika försprödning. Järninnehållet är också begränsat.

Sammantaget gör egenskaperna hos TC4 ELI att den lämpar sig för kritiska tillämpningar inom flyg, rymd, försvar, motorsport, medicin, olja och gas med mera.

Tillämpningar och användningsområden för TC4 ELI Powder

TC4 ELI-pulver används för att tillverka högpresterande delar genom additiv tillverkning, formsprutning av metall, isostatisk varmpressning och andra pulvermetallurgiska tekniker.

Några av de viktigaste tillämpningarna och användningsområdena för TC4 ELI-pulver är

Användningsområden för TC4 ELI-pulver

Område	Tillämpningar
Flyg- och rymdindustrin	Flygplansstrukturer, motorkomponenter, system för rymduppskjutning
Implantat	Ortopediska implantat, tandimplantat, maxillofaciala implantat
Fordon	Motorsportkomponenter, turboladdare hjul
Industriell	Marin utrustning, delar till offshoreborrning, ventiler, pumpar
Energi	Komponenter till borrhålshuvud, borrhålsverktyg, rörledningar
Försvar	Ballistiska pansar, vapenkomponenter, skyddsutrustning

Inom flygindustrin gör TC4 ELI:s höga hållfasthet i förhållande till vikten att det lämpar sig för flygkritiska statiska och roterande komponenter i flygplansskrov, turbiner, landningsställ etc. Delarna kan 3D-printas eller sintras till nära nätform.

Inom medicinteknik gör biokompatibiliteten och korrosionsbeständigheten hos TC4 ELI att det kan användas för ortopediska ledproteser och tandimplantat. Höftskaft, knäimplantat och kranialplattor kan tillverkas.

För motorsport kan TC4 ELI producera lättare och starkare komponenter som vevstakar, insugningsventiler, turboaggregathjul, drivaxlar och chassidelar.

I olje- och gasapplikationer väljs TC4 ELI för sin motståndskraft mot korrosiva miljöer. Den kan användas för tillverkning av utrustning för borrhålshuvud, ventiler, pumpar och förbrukningsvaror som hylsor, pluggar, kulor och säten.

Försvarssektorn använder TC4 ELI för att tillverka ballistiska pansarplattor som stoppar kulor och splitter samtidigt som vikten minimeras. Andra militära användningsområden omfattar flygplansdelar och vapenkomponenter som pipor, mottagare, skenor, avtryckare etc.

Sammantaget möjliggör TC4 ELI-pulver lätta, högpresterande metalldelar inom säkerhetskritiska industrier genom att utnyttja de senaste tillverkningsteknikerna.

Specifikationer för TC4 ELI Powder

TC4 ELI-pulver är kommersiellt tillgängligt i olika storleksfördelningar, även kända som partikelstorleksintervall. Pulvrets morfologi kan vara sfärisk, kantig eller en blandning.

Typiska specifikationer för TC4 ELI-pulver är bl.a:

Specifikationer för TC4 ELI-pulver

Parameter	Detaljer
Partikelstorleksintervall	15-45 mikrometer, 45-105 mikrometer, 105-250 mikrometer
Partikelform	Sfärisk, vinklad, blandad
Storleksfördelning	D10-, D50- och D90-värden
Skenbar densitet	2,5-3,5 g/cc
Tappdensitet	3,5-4,5 g/cc
Flödeshastighet	Mätning med Hall-flödesmätare
Kemisk analys	Al, V, Fe, O, N, C, H, Ti
Lotnummer	För spårbarhet
Förpackning	Flaskor, burkar upp till 25 kg

Finare partikelstorleksfördelningar från 15-45 mikrometer är att föredra för att trycka komplexa geometrier och uppnå jämn ytfinish. Större storlekar över 100 mikron möjliggör snabbare bygghastigheter.

Sfäriska pulver förbättrar flytbarhet, packningstäthet och sintringsbeteende. Kantiga och blandade pulver ger bättre mekanisk vidhäftning mellan partiklarna.

Skenbar densitet och tappdensitet avgör hur mycket pulver som krävs för att fylla en given volym. Flödeshastigheten anger hur lätt det är att dosera vid tryckning eller formsprutning.

Kemisk analys bekräftar att grundämnessammansättningen uppfyller kvalitetsspecifikationerna. Lotnummer ger spårbarhet för kvalitetskontroll. Lämplig förpackning bibehåller pulverintegriteten under hantering och lagring.

Sortering av TC4 ELI-pulver

TC4 ELI-pulver tillverkas i olika kvaliteter genom att variera efterbehandlingsmetoden efter gasatomisering. Detta påverkar mikrostrukturen och de mekaniska egenskaperna.

De viktigaste betygen inkluderar:

TC4 ELI Pulverkvaliteter

Betyg	Beskrivning
As-atomiserad	Ingen efterbearbetning efter gasatomisering
Glödgad	Värmebehandlad för att minska restspänningar
Varm isostatisk pressning	Konsoliderad vid hög temperatur och högt tryck
Plasmasintrad	Snabbsintrad med hjälp av plasmaurladdning
ISO-S	Sfäriskt pulver tillverkat genom gasatomisering

Atomiserad kvalitet innehåller restspänningar från den snabba stelningen. Glödgning eliminerar dessa spänningar och gör pulvret lättare att arbeta med vid tryckning eller gjutning.

Hipping och plasmasintring ökar densiteten och förbättrar mikrostrukturen och de mekaniska egenskaperna hos de färdiga detaljerna.

Sfärisk kvalitet (ISO-S) ger bättre flytbarhet och packningsdensitet för högkvalitativ 3D-utskrift.

Den lämpliga TC4 ELI-pulverkvaliteten väljs utifrån den specifika additiva tillverknings- eller pulvermetallurgiprocess som används.

Leverantörer av TC4 ELI-pulver

TC4 ELI-pulver levereras av ledande tillverkare av metallpulver samt specialiserade leverantörer av pulver för additiv tillverkning. Några av de största leverantörerna inkluderar:

TC4 ELI-pulver leverantörer

Företag	Land
AP&C	Kanada
Snickeriteknik	USA
Sandvik	Sverige
Praxair	USA
TLS Teknik	Tyskland
AMETEK	USA
LPW-teknik	STORBRITANNIEN
CNPC Powder Group	Kina

Dessa företag producerar TC4 ELI-pulver med hjälp av gasatomisering och kontrollerar partikelstorleksfördelningen tätt. Vissa leverantörer tillhandahåller också anpassad efterbehandling som glödgning, hipping och sintring för att förbättra pulveregenskaperna.

Råmaterial med hög renhet, rigorös kvalitetskontroll och specialförpackningar bidrar till att säkerställa tillförlitligt och konsekvent TC4 ELI-pulver för kritiska applikationer. Stora produktionskapaciteter möjliggör bulkleveranser av TC4 ELI-pulver.

Prissättning av TC4 ELI-pulver

Som en avancerad titanlegering är TC4 ELI-pulver dyrare än grundläggande titankvaliteter som Ti-6Al-4V. Priserna beror på:

• Partikelstorleksintervall
• Ordervolym
• Ytterligare bearbetning/kvalitet
• Renhetsgrad
• Geografiskt läge

Några vägledande prisintervaller:

TC4 ELI Pulver Prissättning

Partikelstorlek	Pris per kg
15-45 mikrometer	$80 – $120
45-105 mikrometer	$60 – $90
105-250 mikrometer	$40 – $70

I allmänhet ger mindre partikelstorlekar högre priser på grund av strängare kontroll över gasatomiseringen. Mindre partier kostar också mer per kilogram jämfört med bulkbeställningar.

Geografiskt sett är priserna lägre för kinesiskt tillverkat TC4 ELI-pulver än för europeiskt/amerikanskt pulver. Kvalitetskontrollen kan dock variera.

Med ökad användning av additiv tillverkning har priserna på TC4 ELI-pulver sjunkit, men är fortfarande högre än för konventionella titanlegeringar. Långsiktiga avtal och stora beställningar kan bidra till att säkra konkurrenskraftiga priser.

Hur TC4 ELI Powder står sig jämfört med andra titanlegeringar

TC4 ELI erbjuder fördelar jämfört med andra vanliga titanlegeringar som Ti-6Al-4V när det gäller styrka, seghet och korrosionsbeständighet.

Jämförelse av TC4 ELI mot andra titanlegeringar

Legering	Styrka	Tålighet	Motståndskraft mot korrosion	Kostnad
Ti-6Al-4V	Medium	Medium	Medium	Låg
Ti-6Al-7Nb	Medium	Medium	Hög	Medium
Ti-555 (Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr)	Mycket hög	Låg	Medium	Hög
TC4 ELI (Ti-6Al-4V-0,08Fe-0,13O)	Mycket hög	Hög	Mycket hög	Hög

De viktigaste fördelarna med TC4 ELI jämfört med andra titanlegeringar:

• Högre hållfasthet än Ti-6Al-4V och Ti-6Al-7Nb
• Överlägsen brottseghet och duktilitet jämfört med Ti-555
• Utmärkt korrosionsbeständighet i tuffa miljöer
• Behåller sina egenskaper bättre vid extrema temperaturer
• Lägre densitet än stållegeringar
• Bättre biokompatibilitet än rostfritt stål
• Kan anodiseras för färgfinish

Begränsningar av TC4 ELI inkluderar:

• Högre kostnad än Ti-6Al-4V
• Mer svårbearbetad än Ti-6Al-4V
• Känslig för att gnugga mot sig själv
• Ej svetsbar med konventionell smältsvetsning
• Fortfarande tyngre än aluminiumlegeringar

Sammantaget gör kombinationen av exceptionella mekaniska egenskaper, korrosionsbeständighet, låg densitet och biokompatibilitet TC4 ELI till ett avancerat materialval för kritiska tillämpningar trots dess högre kostnad.

Vanliga frågor om TC4 ELI Powder

Här följer svar på några vanliga frågor om TC4 ELI-pulver:

Vanliga frågor om TC4 ELI-pulver

F: Vad står ELI för i TC4 ELI-pulver?

S: ELI står för extra lågt interstitiellt innehåll. Det avser minimala nivåer av syre och järn i pulversammansättningen.

F: Vilken partikelstorlek av TC4 ELI-pulver är idealisk?

S: 15-45 mikron pulver fungerar bäst för att skriva ut fina funktioner och tunna väggar. 45-105 mikron ger snabbare bygghastigheter men lägre upplösning.

F: Vilka efterbehandlingsmetoder kan användas på TC4 ELI-pulver?

A: Glödgning, varm isostatisk pressning, plasmasintring och tillverkning av sfäriskt pulver förbättrar pulveregenskaperna.

F: Är TC4 ELI-pulver bättre än Ti-6Al-4V för 3D-utskrift?

S: Ja, TC4 ELI har högre hållfasthet och seghet jämfört med Ti-6Al-4V i tryckt och efterbehandlat tillstånd.

F: Kräver TC4 ELI-pulver varm isostatisk pressning efter additiv tillverkning?

S: HIPing kan eliminera inre porer och förbättra utmattningshållfastheten. Men för icke-kritiska delar kan det räcka med en tryckt TC4 ELI.

F: Vilken precision kan uppnås med TC4 ELI-pulver vid 3D-utskrift i metall?

S: Toleranser på ±0,1% är möjliga för TC4 ELI-tryckta delar beroende på vilken AM-process som används.

F: Kan TC4 ELI-delar bearbetas efter 3D-utskrift?

S: Ja, men TC4 ELI är svårbearbetad och kräver rigida inställningar och vassa verktyg på grund av sin hårdhet.

F: Vilken ytbehandling är möjlig för TC4 ELI AM-delar?

A: Ytjämnheten på den tryckta ytan varierar beroende på process, men efterbehandlingssteg som slipning, EDM och polering ger en jämn och fin finish.

Slutsats

TC4 ELI-pulver har en exceptionell kombination av hög hållfasthet, seghet och korrosionsbeständighet tack vare dess titanlegering med låg interstitialitet och en sammansättning av 6% aluminium, 4% vanadin, 0,08% järn och 0,13% syre.

Med sin förmåga att producera lätta, högpresterande metallkomponenter för kritiska applikationer inom flyg-, medicin-, energi- och försvarssektorerna erbjuder TC4 ELI unika egenskaper som inte matchas av andra titanlegeringar.

TC4 ELI-pulver har utökat designmöjligheterna för nästa generations tekniska detaljer med hjälp av de senaste teknikerna för additiv tillverkning och pulvermetallurgi. I takt med att tillgången på pulver ökar och kostnaderna sjunker ytterligare förväntas användningen av TC4 ELI fortsätta att öka inom olika branscher och ge nya prestandanivåer.