Titanyum Tozları Kılavuzu

Titanyum tozları yüksek mukavemet/ağırlık oranı, korozyon direnci ve biyouyumluluk gibi benzersiz özellikleri nedeniyle çeşitli uygulamalarda kullanılan, ince bölünmüş metalik titanyum parçacıklarıdır. Bu kılavuz, farklı titanyum tozu türlerine, bileşimlerine, özelliklerine, üretim yöntemlerine, uygulamalarına ve tedarikçilerine ayrıntılı bir genel bakış sunmaktadır.

Titanyum Tozlarına Genel Bakış

Titanyum tozları, havacılık, otomotiv, kimya, tıp, askeri ve diğer endüstrilerdeki çeşitli uygulamalarda kullanılmak üzere çeşitli saflık seviyelerinde, parçacık boyutlarında ve morfolojilerde gelir.

Titanyum tozlarını kullanışlı kılan temel özellikler:

• Yüksek mukavemet/ağırlık oranı
• Mükemmel korozyon direnci
• Diğer metalik malzemelere kıyasla düşük yoğunluk
• Biyouyumluluk ve toksik olmama
• Aşırı sıcaklıklara dayanma kabiliyeti
• Çeşitli ortamlarda yüksek kimyasal kararlılık
• Çok yönlü üretim ve işleme seçenekleri

Gelişen teknoloji ile, uygulama taleplerini karşılamak için daha kontrollü parçacık özelliklerine sahip titanyum tozları üretilmektedir.

Türleri Titanyum Tozları

Titanyum tozları, bileşim, üretim yöntemi, parçacık morfolojisi, parçacık boyutu dağılımı ve diğer parametrelere göre kategorize edilebilir:

Titanyum Tozu Bileşimi

Tip	Saflık	Temel Unsurlar
Ticari Olarak Saf Titanyum	,5-99,9 Ti	Fe, C, N, O
Ti-6Al-4V alaşımı	90% Ti, 6% Al, 4% V	Al, V
Ti-3Al-2.5V alaşımı	Ti, %3 Al, %2,5 V	Al, V

• Ticari olarak saf titanyum daha yüksek korozyon direncine sahiptir. Titanyum alaşımları artırılmış mukavemet sağlar.
• Gerekli özelliklere bağlı olarak molibden, zirkonyum, kalay, silisyum, bakır ve krom gibi diğer alaşım elementleri de bulunabilir.

Titanyum Tozu Üretim Yöntemi

Yöntem	Detaylar	Parçacık Özellikleri
Hidrür-dehidrit (HDH)	H2 ile reaksiyona giren Ti süngeri, daha sonra ayrışır	Düzensiz morfoloji, geniş boyut dağılımı
Gaz atomizasyonu	Erimiş Ti, N2/Ar jetleri ile parçalanır	Küresel, kontrollü boyut dağılımı
Plazma atomizasyonu	Gaz atomizasyonundan daha yüksek enerji	Küresel, ince parçacıklar
Elektrot indüksiyonlu eritme gazı atomizasyonu (EIGA)	İndüksiyon kafatası ergitmeyi gaz atomizasyonu ile birleştirir	Küresel, kontrollü oksijen içeriği

• Gaz atomize tozları, katmanlı imalat için ideal olan daha küresel parçacıklara sahipken, HDH tozları düzensizdir.
• Plazma atomize tozları, 15 mikrondan daha küçük daha ince parçacıklar üretebilir.

Titanyum Tozu Parçacık Morfolojisi

Tip	Şekil	Yüzey Dokusu
Düzensiz	Küresel olmayan rastgele şekiller	Pürüzlü yüzeyler
Granüler	Görünür yüzeylerle yuvarlak	Bazı çukurlarla pürüzsüz
Küresel	Genel olarak çok yuvarlak	Çok pürüzsüz

• Parçacık şekli, toz akışını, paketleme yoğunluğunu, AM işlemlerinde katman düzgünlüğünü etkiler.
• Daha pürüzsüz, küresel tozlar, çoğu metal AM sisteminde daha iyi performans sağlar.

Titanyum Tozu Parçacık Boyutu Dağılımı

Lazer toz yatağı füzyonu (L-PBF) ve yönlendirilmiş enerji biriktirme (DED) gibi AM işlemleri için uygun titanyum tozları, aşağıdaki aralıklarda parçacık boyutu dağılımlarına sahiptir:

• 15-45 mikron
• 45-150 mikron

Daha ince 15-45 mikron tozlar daha yüksek çözünürlüğe izin verirken, daha kaba 45-150 tozlar tutulan gazları en aza indirir ve akışkanlığı iyileştirir.

Titanyum Tozlarının Özellikleri

Titanyum tozlarının temel özellikleri şunlardır:

Tablo: Titanyum Tozu Özellikleri

Mülkiyet	Detaylar
Yoğunluk	4,5 g/cc
Erime noktası	1668°C
Termal iletkenlik	Düşük, 6,7 W/mK
Elektriksel iletkenlik	Düşük, 0,4 MS/m
Kimyasal reaktivite	Havada kararlı oksit tabakası oluşturur
Mekanik dayanım	Yüksek mukavemet/ağırlık oranı
Korozyon direnci	Çok çeşitli asitlere, klorürlere ve diğer kimyasallara karşı dayanıklıdır
Yüksek sıcaklıklarda
Biyouyumluluk	Mükemmel, toksik olmayan, alerjik olmayan

• Oksit tabakası, titanyumu korozyona karşı dirençli hale getirir ve biyo-inertlik sağlar.
• Titanyum, berilyumdan sonra metaller arasında en yüksek mukavemet/ağırlık oranına sahiptir.
• Alaşımlama, yüksek sıcaklık mekanik özelliklerini önemli ölçüde iyileştirir.

Titanyum Tozları için Üretim Yöntemleri

Titanyum tozları üretmek için yaygın olarak kullanılan teknikler şunlardır:

Tablo: Titanyum Tozu Üretim Yöntemleri

Yöntem	Çalışma Prensibi	Parçacık Özellikleri
Hidrür-dehidrit (HDH)	Ti süngeri, kırılan ve toza ayrışan kırılgan TiH<sub>2</sub> oluşturmak için H<sub>2</sub> ile reaksiyona girer	Düzensiz şekiller, geniş boyut dağılımı
Gaz atomizasyonu	Yüksek hızlı inert gaz jetleri, erimiş titanyum akışını toza katılaşan damlacıklara parçalar	Küresel partiküller, kontrollü boyut dağılımı
Plazma atomizasyonu	Gaz atomizasyonuna benzer, ancak daha yüksek enerjili plazma arkı kullanılır	Daha ince küresel parçacıklar, uydu oluşumları
Elektrot İndüksiyon gaz atomizasyonu (EIGA)	Soğuk bakır potada indüksiyon ergitmeyi gaz atomizasyonu ile birleştirir	Daha ince parçacıklar, daha düşük oksijen alımı

Eleme, deoksijenasyon veya konsolidasyon gibi ek adımlar, belirli uygulamalar için tozları daha da değiştirebilir.

Uygulamaları Titanyum Tozları

Titanyum tozu özelliklerinden yararlanan temel uygulamalar:

Tablo: Titanyum Tozu Uygulamaları

Endüstri	Uygulama	Avantajlar
Havacılık ve Uzay	Dövme, döküm motor parçaları; uçak gövdesi, türbin bileşenlerinin AM'si	Yüksek mukavemet/ağırlık oranı
Kimyasal	Isı eşanjörleri, tanklar, borular gibi ekipmanlar	Korozyon direnci
Otomotiv	Vanalar, bağlantı çubukları, süspansiyonlar	Hafif, dayanıklı
Biyomedikal	İmplantlar, protezler, cihazlar	Biyouyumluluk, osseointegrasyon
Askeri	Balistik zırh plakaları, araçlar	Yüksek mukavemet, düşük yoğunluk
Katmanlı üretim	Havacılık, otomotiv için Ti-6Al-4V bileşenlerinin L-PBF'si	Karmaşık, hafif parçaların ekonomik üretimi

• Biyouyumluluk, titanyum implant entegrasyonuna minimal inflamatuar yanıtla izin verir.
• Karmaşık titanyum bileşenleri 3B yazdırma yeteneği, üretim esnekliğini genişletir.

Özellikle, titanyum alaşımı Ti-6Al-4V, mukavemeti, işlenebilirliği ve korozyon direncinin ticari olarak bulunabilirliği ile birleşimi nedeniyle havacılık, tıbbi implantlar ve metal AM uygulamalarında hakimdir.

Titanyum Tozu Özellikleri

AM ve diğer uygulamalar için endüstriyel titanyum tozlarının, bileşim, parçacık boyutu dağılımı, morfoloji, akış özellikleri, safsızlık seviyeleri ve diğer parametreler için özelliklere uyması gerekir.

Tablo: Titanyum Tozu Özellikleri

Parametre	Tipik özellik	Test yöntemi
Parçacık boyutu	15-45 μm; 45-150 μm	Lazer kırınımı, elek
Parçacık şekli	3'ün altında en boy oranı	Mikroskopi
Görünür yoğunluk	2,5 g/cc'nin üzerinde	Hall akış ölçer
Musluk yoğunluğu	4 g/cc'ye kadar	ASTM B527
Akış hızı	25-35 sn/50g	Hall akış ölçer
Oksijen içeriği	%0,2 ağırlıkça altında	İnert gaz füzyonu
Azot içeriği	%0,05 ağırlıkça altında	İnert gaz füzyonu
Hidrojen içeriği	%0,0125 ağırlıkça altında	İnert gaz füzyonu

Toz kalitesi ölçütlerini karşılamak, AM üretiminde tutarlılık, güvenilirlik ve performansı sağlar.

Titanyum Tozları Tedarikçileri

Küresel olarak başlıca titanyum tozu üreticileri ve tedarikçileri şunlardır:

Tablo: Titanyum Tozu Tedarikçileri

Şirket	Toz kaliteleri	Üretim yöntemleri
AP&C	Ti-6Al-4V, Ti-64 ELI, Ti Sınıf 2	Plazma atomizasyonu
TLS Technik	Ti-6Al-4V, Ti Sınıf 2, Ti Sınıf 5	Gaz atomizasyonu
Praxair (T.I.P.)	CP Ti, Ti-6Al-4V	Çoklu
SLMP Mallory	CP Ti, Ti-6Al-4V	HDH, Gaz atomizasyonu
Marangoz Katkısı	Ti-6Al-4V	Gaz atomizasyonu
Sandvik	Çoklu Ti alaşımları	Plazma atomizasyonu
LPW Teknoloji	CP Ti, Ti alaşımları	Plazma atomizasyonu

Fiyatlar, düzensiz toz için 50$/kg'dan, havacılık bileşenleri gibi zorlu uygulamalarda kullanılan yüksek küresel plazma atomize malzemeler için 1000$/kg'ın üzerine kadar değişir.

Titanyum Tozlarının Karşılaştırılması

Tablo: Titanyum Tozu Türlerinin Karşılaştırılması

Parametre	HDH tozu	Gaz atomize	Plazma atomize
Parçacık şekli	Düzensiz	Yuvarlatılmış	Son derece küresel
Boyut aralığı (μm)	50-250	15-150	5-45
Üretim maliyeti	Düşük	Orta düzeyde	Yüksek
Oksijen içeriği	Daha yüksek	Daha düşük	En düşük
Kullanım Alanları	Pres ve sinter	Metal enjeksiyon kalıplama, sıcak izostatik presleme	AM (DED, L-PBF)

HDH tozları daha ucuzdur, ancak düzensiz parçacıklar kullanımlarını presleme ve sinterleme teknolojileriyle sınırlar, plazma atomize toz ise yüksek maliyete rağmen, zorlu katmanlı imalat için mükemmel akış ve erime özellikleri sağlar. Gaz atomize toz, çoğu uygulama için iyi bir denge sunar.

Avantajları ve Sınırlamaları Titanyum Tozları

Tablo: Titanyum Tozlarının Avantajları ve Sınırlamaları

Avantajlar	Sınırlamalar
Yüksek mukavemet/ağırlık oranı	Çeliğe kıyasla pahalı
Yüksek sıcaklıklarda özelliklerini korur	Kontrollü atmosferde işleme gerektirir
Çok çeşitli kimyasallara karşı dayanıklıdır	Düşük ısı iletkenliği
Tamamen geri dönüştürülebilir	Oksijen alımı gibi kontaminasyona duyarlı
Manyetik değildir ve kıvılcım çıkarmaz	Bazı alaşım formlarında işlenmesi zordur
Karmaşık şekillerde kolayca üretilir	Özellikle yüksek kaliteli toz için sınırlı tedarikçi tabanı

Titanyumun avantajları, yüksek maliyet ve yeniden kullanım veya geri dönüşüm sırasında kontaminasyona karşı hassasiyet gibi dezavantajlara rağmen, özel uygulamalar için uygun hale getirir.

Sıkça Sorulan Sorular

1. Yüksek saflık, tıbbi veya havacılık uygulamaları için tasarlanan titanyum tozları için neden önemlidir?

Yüksek saflık, olumsuz biyolojik tepkileri en aza indirir ve onlarca yıla yayılan ürün ömrü boyunca zorlu hizmet koşullarında güvenilir performansı sağlar. İz elementler, mekanik özellikleri veya korozyon direncini olumsuz etkileyebilir.

2. AM için küresel titanyum tozlarının faydası nedir?

Pürüzsüz yüzey dokusuna sahip küresel tozlar, lazer veya elektron ışınlı erime işlemleri sırasında mükemmel akışkanlık, yayılabilirlik, paketleme yoğunluğu ve katman düzgünlüğü sağlar ve daha yüksek kaliteli 3B baskılı bileşenlerle sonuçlanır.

3. Hangi titanyum tozu üretim yöntemi en ince parçacık boyutlarını verir?

Titanyumun plazma atomizasyonu, daha yüksek enerji girdisi nedeniyle 5-15 mikron aralığına kadar son derece ince parçacıklar verebilir ve çok yüksek çözünürlüklü AM işlemesine izin verir. Ancak, verimlilik gaz atomizasyonundan daha düşüktür.

4. Gaz atomizasyonu neden en popüler titanyum tozu yapım yöntemidir?

Gaz atomize tozları, makul maliyetle üretim sırasında parçacık boyutu dağılımı, küresel morfoloji, yığın yoğunluğu ve orta derecede oksijen alımının iyi bir dengesini sunar. Bu, presleme, AM, termal sprey veya diğer toz metalurjisi teknolojileri için özellikleri karşılama konusunda büyük esneklik sağlar.

5. Plazma atomize titanyum tozunda 'uydu parçacıkları' ile ne kastedilmektedir?

Uydular, hızlı katılaşma sırasında daha kaba parçacıkların yüzeyine yapışan çok ince, yetersiz boyutlu parçacıkları ifade eder. Bu uydular katmanlara hapsolarak konsolidasyonu ve yoğunluğu olumsuz etkileyebilir.

Özet

Yüksek mukavemetleri, düşük yoğunlukları, sıcaklık dirençleri, korozyon performansları ve biyouyumlulukları ile titanyum tozları, havacılık, tıp, otomotiv, kimya ve askeri sektörlerde kritik uygulamalara hizmet eder.

Modern gaz, plazma ve indüksiyon ergitme atomizasyon yöntemleri, toz yatağı AM işlemlerinde ve metal enj

Önde gelen tit

Çelikten daha yüksek maliyetlere rağmen, titanyum tozları, performans, ömür ve güvenilirliğin hayati olduğu, kritik görevlerde kullanılan dönen parçalar, zırh koruma sistemleri, biyomedikal implantlar ve 3B baskılı bileşenlerde kullanılmasını haklı çıkaracak mekanik ve kimyasal özelliklerin gerekli kombinasyonunu sağlar.

Toz üretimi, son işlem, alaşım geliştirme ve kalifikasyona odaklanan devam eden Ar-Ge çalışmaları, titanyumun yeteneklerinin yeni nesil ulaşım ve sağlık teknolojilerini mümkün kılabileceği havacılık, savunma, motor sporları ve tıp sektörlerinde benimsenmeyi genişletmeyi amaçlamaktadır.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin