Ti6Al4V Toz

Genel Bakış

Ti6Al4V tozTi-6Al-4V, Grade 5 titanyum, Ti 6-4 veya Ti 6/4 olarak da bilinen, titanyum, 6% alüminyum ve 4% vanadyumdan oluşan bir titanyum alaşım tozudur. Yüksek mukavemet, düşük ağırlık, korozyon direnci ve biyouyumluluğun olağanüstü bir kombinasyonunu sunar, bu da onu havacılık, tıbbi cihazlar, deniz donanımı ve daha birçok alanda gelişmiş uygulamalar için son derece çok yönlü bir malzeme haline getirir.

Ti6Al4V, titanyum alaşımlarının beygiri olarak kabul edilir ve dünyadaki toplam titanyum kullanımının 50%'sinden fazlasını oluşturur. Tüm metalik malzemeler arasında en iyi mukavemet/ağırlık oranlarına sahiptir ve aşırı sıcaklıklarda özelliklerini korur.

Ti6Al4V tozunun bazı temel özellikleri ve karakteristikleri şunlardır:

• Mükemmel mukavemet/ağırlık oranı, yüksek özgül mukavemet
• Düşük yoğunluk - 4,43 g/cm3
• Yüksek korozyon direnci
• Biyouyumluluk ve osseointegrasyon yeteneği
• İyi yüksek sıcaklık özellikleri - 550°C'ye kadar oksidasyon direnci ile 400°C'ye kadar kullanılabilir
• Yüksek kırılma tokluğu ve yorulma dayanımı
• Farklı boyut aralıklarında ve morfolojilerde mevcuttur - küresel, açısal

Çok yönlü özellikleriyle Ti6Al4V, günümüzde endüstrilerde çeşitli uygulamalar bulmaktadır.

Ti6Al4V Toz Çeşitleri

Ti6Al4V alaşım tozu, belirli uygulamalara uyacak şekilde farklı boyut dağılımlarında, şekillerde ve üretim yöntemlerinde mevcuttur:

Tip	Özellikler
Gaz atomize küresel	- Küresel morfolojiye yakın, pürüzsüz yüzey - Sıkı partikül boyutu kontrolü - AM, MIM, termal spreyde kullanılır
Plazma atomize küresel	- Pürüzsüz yüzeyli yüksek küresel - Dar boyut dağılımı - AM süreçlerinde kullanılır
Hidrür-dehidrit (HDH)	- Düzensiz, köşeli morfoloji - Gözenekli, süngerimsi partiküller - Düşük üretim maliyeti - MIM, presleme, termal spreyde kullanılır

Parçacık Boyutu: Üretim yöntemine bağlı olarak 15 mikrondan 150+ mikrona kadar mevcuttur

Boyut Dağılımı: Derecelendirilmiş/elenmiş, harmanlanmış veya özel spesifikasyonlar

Standartlar: ASTM B348, AMS 4943, AMS 4928, AMS 4967

Ti6Al4V Toz Bileşimi

Ti6Al4V, Havacılık ve Uzay Malzeme Spesifikasyonu (AMS) 4928'e uygundur ve nominal bileşime sahiptir:

Element	Kompozisyon Aralığı
Titanyum	Balans, 87.725 - 91%
Alüminyum	5.5 – 6.76%
Vanadyum	3.5 – 4.5%
Demir	Maks 0.30%
Oksijen	Maksimum 0.20%
Azot	Maks 0.05%
Karbon	Maks 0,08%
Hidrojen	Maks 0,015%

Demir, oksijen ve nitrojen yaygın olarak bulunan safsızlık elementleridir. Bileşim, toz haline getirilmeden önce havacılık ve uzay sınıfı spesifikasyonlarını karşıladığından emin olmak için rutin olarak analiz edilir.

Ti6Al4V Toz Özellikleri

Ti6Al4V, mekanik özellikler, korozyon direnci, hafiflik ve biyouyumluluğun olağanüstü dengesi için ödüllendirilir. Özellikleri şunları içerir:

Fiziksel ve Mekanik Özellikler	Değerler
Yoğunluk	4,43 g/cm3
Erime Noktası	1604 - 1660°C
Nihai Çekme Dayanımı	860 - 965 MPa
Akma Dayanımı (0,2% ofset)	795 - 875 MPa
Elastisite Modülü	114 GPa
Kopma Uzaması	10 – 18%
Sertlik	334 - 361 HV
Yorulma Dayanımı (107 döngü)	400 - 490 MPa
Kırılma Tokluğu	55 - 115 MPa-m^0,5

Termal Özellikler
Termal Genleşme Katsayısı - 8,6 x 10-6 /K (20-100°C)
Termal İletkenlik - 7,2 W/m.K
Maksimum Servis Sıcaklığı - 400°C

Korozyon Direnci
Alaşımsız titanyum ile karşılaştırılabilir mükemmel korozyon direnci Çoğu asit, nemli gazlar ve organik kimyasallarla korozyona karşı dayanıklıdır

Kararlı ve son derece yapışkan oksit yüzey tabakasının oluşumu, tuzlu ortamlara karşı mükemmel direnç sağlar. Ti6Al4V, daha düşük oksijen ve klorür difüzyon oranları nedeniyle klorür çözeltilerinde paslanmaz çelikten daha üstün koruma gösterir.

Ti6Al4V Toz Uygulamaları

İyi dengelenmiş özellikleri sayesinde Ti6Al4V günümüzde çeşitli endüstriyel ve tıbbi uygulamalar bulmaktadır:

Endüstri	Uygulamalar
Havacılık ve Uzay	- Kanatlar, iniş takımları, türbinler, bağlantı elemanları gibi uçak yapısal bileşenleri - Roket motoru gövdeleri, uzay araçları - Helikopter rotor göbeği, kompresör kanatları
Medikal & Dental	- Ortopedik implantlar - kalça, diz eklemleri - Diş implantları, fikstürler, kronlar - Maksillofasiyal implantlar - Cerrahi aletler
Otomotiv	- Bağlantı çubukları, tahrik milleri, yaylar - Valfler, pistonlar gibi yarış arabası parçaları - Egzoz bileşenleri
Kimyasal	- Isı eşanjörleri, tanklar, korozif ortam taşıyan borular - Vanalar, kondansatörler, distilasyon kolonları - Pompalar ve gövdeler
Güç ve Enerji	- Buhar ve gaz türbini bileşenleri - Reaktörler için yapısal parçalar - Yenilenebilir enerji kaynakları - yüksek performanslı açık deniz
Denizcilik	- Pervaneler, bağlantı çubukları - Korozyona dayanıklı bağlantı elemanları, menteşeler - Tuzdan arındırma ekipmanı

Katmanlı üretim, daha önce mümkün olmayan serbest biçimli geometrileri mümkün kılarak tüm bu sektörlerde titanyum alaşımlarının kullanım alanlarını genişletiyor.

Ti6Al4V Toz Özellikleri

Standart	Açıklama
ASTM B348	Titanyum ve titanyum alaşımlı çubuk ve kütükler için standart şartname
AMS 4928	Titanyum alaşımlı levha, şerit ve plaka 6Al - 4V tavlanmış için havacılık ve uzay malzeme spesifikasyonu
AMS 4943	Titanyum ve titanyum alaşımları için kimyasal kontrol analiz limitleri
AMS 4967	Toz, titanyum alaşımı 6Al-4V için havacılık ve uzay malzemesi spesifikasyonu
ISO 21388	Cerrahi implant uygulamaları için alaşımsız titanyum spesifikasyonu
ASME SB-348	Titanyum ve titanyum alaşımlı çubuklar ve kütükler için şartname

Titanyum sınıf 5 Eli tozunun ayrıca aşağıdakilerle ilgili ek müşteri gereksinimlerini karşılaması gerekir:

• Parçacık şekli
• Akışkanlık
• Görünür yoğunluk
• Musluk yoğunluğu
• Piknometre yoğunluğu
• Kimyasal analiz
• Mekanik özellikler

Ti6Al4V tozu üreten üreticiler, diğerlerinin yanı sıra savunma, havacılık, enerji, motor sporları ve medikal sektörlerindeki müşterilere tedarik sağlamadan önce sertifikalı kalite yönetim sistemlerini ve test protokollerini takip etmektedir.

Ti6Al4V Toz Tedarikçileri

Ti6Al4V tozu, AM'ye uygun küresel toz üretmek için gaz atomizasyonu veya plazma atomizasyonu yoluyla üretilir. Başlangıç hammaddesi, hızlı soğutmada toz parçacıklarına katılaşan ince damlacıklar halinde atomize edilen vakum ark yeniden eritilmiş (VAR) veya elektron ışını eritilmiş (EBM) alaşım levhadır.

Ti6Al4V küresel ve ön alaşımlı tozların başlıca küresel tedarikçileri şunlardır:

Şirket	Ülke
AP&C	Kanada
ATI Toz Metaller	ABD
TLS Technik GmbH	Almanya
GKN Hoeganaes	ABD
Tekna İleri Malzemeler	ABD
Slm Çözümleri	Almanya
Erasteel	Fransa

Ti6Al4V tozu araştırma ve prototipleme uygulamaları için küçük miktarlarda tedarik edilebilir. Yerleşik tedarik anlaşmaları olan şirketler için özel alaşımlar ve partikül özellikleri de mümkündür.

Fiyatlandırma:
Gelişmiş üretim gerektiren yüksek performanslı bir alaşım olan Ti6Al4V tozu, standart titanyum ve diğer metal tozlarına göre daha yüksek fiyatlara sahiptir. Fiyatlandırma $100/kg ile $500/kg arasında değişmektedir:

• Sipariş miktarı
• Partikül şekli ve boyut dağılımı
• Kimya/mekanik özelliklerin özelleştirilmesi
• Test ve belgelendirme gereklilikleri
• Ekonomik faktörler - arz-talep dinamikleri, hammadde maliyetleri

Tıbbi cihazlarda ve havacılık uygulamalarında kullanılan daha yüksek saflık dereceleri daha maliyetlidir. Küresel olarak üretim kapasitelerindeki artışla birlikte maliyetlerde düşüş eğilimi görülmüştür.

Ti6Al4V Tozu Nasıl Seçilir

Uygun Ti6Al4V tozunun seçimi, özel uygulamanıza ve proses gereksinimlerinize bağlıdır. Bazı önemli hususlar şunlardır:

Katmanlı Üretim

• Partikül şekli - daha iyi akış ve paketleme için küresel/şekilli dağılımlar
• Parçacık boyutu - daha iyi çözünürlük ve yüzey kalitesi için ince <45 mikron
• Dar boyut aralığı - homojen erime ve yoğunlaştırma sağlar
• Daha düşük kirlenme için yüksek toz saflığı >99,5% titanyum
• Düşük oksijen, nitrojen ve karbon içeriği

Metal Enjeksiyon Kalıplama (MIM)

• Daha yüksek yeşil mukavemet için düzensiz, köşeli toz
• Orta partikül boyutu - 100 mesh
• Bağlayıcı bileşenli toz karışımı
• Ekonomik sınıf maliyet hedeflerini karşılıyor

Termal Sprey

• Püskürtme işlemi için uygun partikül boyutu
• Gözenekli HDH hidrit tozu daha iyi kaplama yapışması sağlar
• Özel alaşım geliştirme mümkün

Toz Metalurjisi

• Sıkıştırma için köşeli, gözenekli toz
• Uygulamaya göre uyarlanmış toz karışımı
• Sinterleme tepkisi için modifiye edilmiş alaşım

Özel bileşen gereksinimlerinize uygun optimum tozu seçmek için tasarım sürecinin başlarında toz üreticilerine danışın.

Ti6Al4V Tozunun Avantajları ve Sınırlamaları

Avantajlar

• Yüksek mukavemet/ağırlık oranı
• Yüksek sıcaklıklarda özelliklerini korur
• Mükemmel korozyon direnci
• Bioinert - implante edildiğinde advers reaksiyonlar oluşturmaz
• Toz hammadde, AM yoluyla karmaşık, net şekilli parça üretimine olanak tanır
• Isıl işlemle uyarlanabilir mekanik özellikler
• İsrafı en aza indirmek için geri dönüştürülebilir

Sınırlamalar

• Çelik ve alüminyum alaşımlarına kıyasla yüksek malzeme maliyeti
• Yüksek işleme sıcaklıkları gerektirir oksijen kontaminasyonu riski
• Çelikten daha düşük sertlik
• Keskin çentik hassasiyeti - çatlama riski
• Özel takım gerektiren zor işlenebilirlik

Mühendisler, kritik yapısal parçalarda mukavemet, sıcaklık direnci, biyouyumluluk ve korozyon direnci ihtiyaçlarının maliyet kısıtlamalarından daha ağır bastığı durumlarda Ti6Al4V'yi seçmektedir.

Ti6Al4V Toz ve Alternatifleri

Ti6Al4V paslanmaz çelikler, kobalt krom alaşımları, alüminyum kaliteleri ve saf titanyum ile rekabet etmektedir. Temel parametreler üzerindeki karşılaştırma aşağıda vurgulanmıştır:

	Ti6Al4V	Paslanmaz Çelik 316L	CoCrMo Alaşım	Al 6061	Saf Ti Sınıf 2
Akma Dayanımı	860 MPa	290 MPa	655 MPa	55 MPa	370 MPa
Yoğunluk	4,43 g/cc	8 g/cc	8,3 g/cc	2,7 g/cc	4,51 g/cc
Young Modülü	114 GPa	193 GPa	230 GPa	69 GPa	105 GPa
Termal İletkenlik	7 W/mK	12 W/mK	9 W/mK	180 W/mK	7 W/mK
Erime Noktası	1640°C	1375°C	1350°C	650°C	1668°C
Korozyon Direnci	Mükemmel	İyi	Adil	İyi	Mükemmel
Maliyet Karşılaştırması	Al'a karşı 10x, Çeliğe karşı 4x	Daha düşük maliyet tabanı	Çeliğe karşı 2 kat maliyet	En düşük maliyet	Ti sınıf 2'ye kıyasla 8 kat maliyet

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin

Additional FAQs on Ti6Al4V Powder

1) What oxygen and hydrogen limits should I target for AM-grade Ti6Al4V powder?

• For aerospace/medical-grade AM feedstock, typical targets are O ≤ 0.15 wt% (ELI grades even lower, ~0.10–0.13 wt%) and H ≤ 0.012–0.015 wt%. Lower interstitials improve ductility and fatigue.

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

• LPBF commonly uses 15–45 μm or 20–53 μm cuts. EBM typically prefers coarser 45–106 μm to suit high-temperature spreading in vacuum and reduce “smoke” events.

3) How many reuse cycles are acceptable for Ti6Al4V powder in LPBF?

• With O2/H2O monitoring, sieving, and blend-back strategies, 3–8 cycles are typical. Establish property-based end-of-life criteria (tensile, elongation, fatigue) per ISO/ASTM 52907 and internal specs.

4) What post-processing most improves fatigue of AM Ti6Al4V parts?

• Hot isostatic pressing (HIP) to close internal porosity, followed by stress relief or solution + aging as required. Surface finishing (shot peening, machining) to remove notch-like roughness further boosts HCF/LCF.

5) Are there printable variants beyond Grade 5, such as Ti6Al4V ELI?

• Yes. Ti6Al4V ELI (Grade 23) has tighter interstitial limits (especially O) for improved toughness/ductility, widely used in medical implants. Powder and process controls must align with ELI chemistry limits.

2025 Industry Trends for Ti6Al4V Powder

• Qualification at scale: More OEMs implementing lot-level digital material passports linking powder chemistry, reuse cycles, and part serials for aerospace/medical audits.
• Cost and sustainability: Increased recycled Ti feedstock and energy-optimized atomization; suppliers publishing EPDs. Prices stabilizing after 2023–2024 volatility.
• Process windows widen: Multi-laser LPBF and advanced recoaters tolerate slightly broader PSD while maintaining density, boosting yield from atomization.
• Surface integrity focus: Standardization of post-processing routes (HIP + mechanical finishing) to meet fatigue allowables for safety-critical parts.
• Powder hygiene automation: Inline O2/H2O analyzers and sealed handling reduce interstitial pickup across reuse, especially in humid regions.

2025 Snapshot: Ti6Al4V Powder Market and Technical Metrics (indicative ranges)

Metric (2025)	Değer/Aralık	Notes/Sources
AM-grade Ti6Al4V powder price	$140–$280/kg	Cut, morphology, certification dependent; supplier price lists and RFQs
Typical LPBF density (optimized)	≥99.8–99.95%	Process parameter + HIP dependent
Oxygen target (Grade 5 AM powder)	≤0.15 wt%	ISO/ASTM 52907, AMS 4999/4967 context
Common PSD (LPBF / EBM)	15–45 μm / 45–106 μm	OEM parameter guides
Reuse cycles (controlled)	3-8	With sieving + O2 monitoring
HIP adoption (critical parts)	70–90%	Aerospace/medical market norms

References: ISO/ASTM 52907, 52920, 52930; AMS 4967/4999; OEM application notes (EOS, GE Additive/Arcam, Renishaw, SLM Solutions); peer‑reviewed AM Ti6Al4V fatigue studies (2019–2025).

Latest Research Cases

Case Study 1: Extending Powder Reuse While Preserving Fatigue in LPBF Ti6Al4V (2025)

• Background: An aerospace Tier-1 sought to reduce powder scrap without compromising HCF life of flight brackets.
• Solution: Implemented sealed conveyance, inline O2/H2O monitoring, sieve to 20–53 μm, and 20% virgin blend-back per cycle; standardized HIP + surface machining.
• Results: Oxygen growth limited to +0.01–0.02 wt% over 6 cycles; as-built density ≥99.9%; HCF at R=0.1 improved 15% post-HIP vs. legacy route; powder scrap reduced 28%.

Case Study 2: Ti6Al4V ELI Lattice Implants with Controlled Surface Roughness (2024)

• Background: A medical OEM needed consistent pore morphology and fatigue for acetabular cups while retaining osseointegration surfaces.
• Solution: Narrow PSD 15–45 μm ELI powder, tuned LPBF parameters for strut fusion, HIP, and selective finishing (external machining, lattice preserved).
• Results: CT-measured pore uniformity CV reduced from 8.0% to 3.5%; static strength unchanged; rotating bending fatigue life +20%; passed biocompatibility and cleanliness audits.

Uzman Görüşleri

• Prof. Iain Todd, Professor of Metallurgy and Materials Processing, University of Sheffield
• Viewpoint: “Interstitial control in Ti6Al4V—especially oxygen—is the primary lever for reliable ductility and fatigue. Powder handling can make or break qualification.”
• Source: Academic publications and AM conferences
• Dr. Martina Zimmermann, Head of Materials, Fraunhofer IAPT
• Viewpoint: “Digital traceability from powder lot to part serial, paired with HIP and targeted finishing, is becoming standard for safety‑critical Ti components.”
• Source: Fraunhofer IAPT technical communications
• Kevin Slattery, VP Materials Engineering, Carpenter Additive
• Viewpoint: “Yield gains from atomization plus smarter PSD cuts are narrowing cost gaps; customers now value proven hygiene workflows as much as price.”
• Source: Industry panels and supplier briefs

Practical Tools and Resources

• Standards and qualification
• ISO/ASTM 52907 (AM feedstock), 52920/52930 (process/quality): https://www.iso.org
• AMS 4967/4999 and ASTM F3001 (additive Ti6Al4V): https://www.sae.org ve https://www.astm.org
• OEM technical libraries
• EOS, Renishaw, SLM Solutions, GE Additive/Arcam parameter and handling guides
• Powder testing methods
• ASTM B214 (sieve analysis), B212 (apparent density), B964 (Hall flow), inert gas fusion for O/N/H (ASTM E1409/E1447)
• Design and post-processing
• nTopology/Ansys Additive/Altair for lattice/topology optimization; HIP service provider data sheets (QPs for Ti6Al4V)
• Güvenlik
• NFPA 484 guidance for combustible titanium powders: https://www.nfpa.org

Last updated: 2025-10-16
Changelog: Added 5 Ti6Al4V FAQs; included 2025 trend table with market/technical metrics; added two 2024/2025 case studies; compiled expert viewpoints; linked standards, OEM guides, testing methods, and safety resources
Next review date & triggers: 2026-03-31 or earlier if ISO/ASTM/AMS specs are revised, major OEMs update Ti6Al4V parameter windows, or supply/demand shifts move prices >15% for AM-grade powder