3D Metal Baskı için Titanyum Ti-64

3d baskı metali için titanyum ti-64Ti-64 olarak kısaltılan, havacılık, medikal, otomotiv ve genel mühendislik alanlarında kritik katmanlı üretim uygulamaları için yaygın olarak kullanılan havacılık sınıfı bir titanyum alaşımıdır. Bu kılavuz, bileşim, mekanik özellik verileri, AM işleme ayrıntıları, son işlemler, uygulamalar, maliyet analizi, ürün özellikleri ve alternatif titanyum kaliteleri ile karşılaştırmalar dahil olmak üzere Ti-64 toz metalurjisine teknik bir genel bakış sağlar.

3D baskı metali için titanyum ti-64'e genel bakış

Ti-6Al-4V (Grade 5) titanyum alaşımı, kanıtlanmış biyouyumluluk ile birlikte optimum mukavemet, kırılma tokluğu ve korozyon direnci dengesi sunar - bu da onu endüstrilerdeki kritik 3D baskılı metal bileşenler için en yaygın malzeme seçimi haline getirir.

AM, uçuşa hazır havacılık bileşenleri ve hastaya özel implantlar için prototiplemeden seri üretime doğru ölçeklenirken, Ti-64 yeni malzemelerin karşılaştırıldığı referans toz haline geldi.

Bu teklifler:

• Mükemmel güç/ağırlık oranı
• 550 MPa'ya kadar yüksek sertlik ve kırılma tokluğu
• Karmaşık geometriler için süneklik
• Biyouyumluluk ve toksik olmama
• Onlarca yıllık test edilmiş soyağacı
• Mevcut tedarik zinciri ve maliyet verimliliği

3D baskılı titanyum Ti-64 parçaların imalatı için toz metalurjisi yaklaşımları hakkında derinlemesine teknik bilgi için okumaya devam edin.

Kompozisyon ve Alaşım Tasarımı

Titanyum Ti-64 alaşımı, alüminyum ve vanadyum karışım ilaveleri ile ağırlıklı olarak titanyumdan oluşur:

Element	Ağırlık %	Rol
Titanyum (Ti)	Denge, ~90%	Korozyon direnci, biyouyumluluk
Alüminyum (Al)	5.5-6.75%	Katı çözelti güçlendirici
Vanadyum (V)	3.5-4.5%	Faz dengeleyici
Demir (Fe)	<0,3%	Kirletici
Oksijen (O)	<0,2%	Kirletici

Karbon, nitrojen ve hidrojen gibi eser elementler mekanik özellikleri bozduğu için en aza indirilmiştir. Demir ve oksijen konsantrasyonları da düşük tutulmuştur.

Alüminyum alfa fazını stabilize ederken, vanadyum uygun ısıl işlem sonrasında güçlendirici beta çökeltileri oluşturur. Bu ikili fazorgenixasyonu mükemmel performans sağlar.

Ti-64'ün Temel Özellikleri

• Akma Dayanımı: 880 MPa
• Çekme Dayanımı: 950 MPa
• Uzama: 14%
• Sertlik: 350 Brinell
• Yorgunluk sınırı: 500 MPa
• Kırılma Tokluğu: 75 MPa√m
• Kesme Dayanımı: 690 MPa
• Young Modülü: 115 GPa
• Yoğunluk 4,43 g/cc
• Erime Noktası: 1604°C

Bu özellikler büyük ölçüde daha sonra ele alınacak olan uygun ısıl işleme bağlıdır. Değerler ayrıca tel beslemeli ve toz yataklı AM süreçleri arasında parametre ayarlamaları gerektiren küçük farklılıklar gösterir.

3d baskı metali için titanyum ti-64 Üretim

Medikal ve havacılık uygulamaları, hatasız yapılar elde etmek için sıkı kontroller gerektirir, bu nedenle toz üretimi sıkı spesifikasyonlara uyar:

Adımlar	Detaylar
Külçe Döküm	Sıkı kimya kontrolü ile üç ark eritmeli ingot döküm
Remelting	Kritik kullanımlar için isteğe bağlı VAR veya ESR arıtma
Gaz Atomizasyonu	Yüksek basınçlı inert argon gazı patlaması ince damlacıklar oluşturur
Eleme	Partikül boyutu dağılımı (PSD) standartlarına göre çoklu sınıflandırma aşamaları
Şartlandırma	Kurutma, harmanlama, akış katkıları
Son Test	PSD, Hall akış hızı, kimyasal analizler, SEM görüntüleri
Paketleme	Nem geçirmez argon dolu teneke kutular veya şişeler

Göze çarpan özellikler:

• Az sayıda uydu içeren küresel parçacık morfolojisi
• Topaklanma veya kekleşme olmadan akıcı toz
• Çoğunluk dağılımı 15 mikron ila 45 mikron arasında olan kontrollü PSD bandı
• ASTM F2924 ve F3001 sınıflarına uygun kimyasallar
• Büyük üretim hacimlerinde tekrarlanabilirlik verilerine sahip tutarlı partiler
• Kaynak külçe dökümlerine kadar izlenebilirliği belgeler

Bu titiz üretim kontrolü, onaylanmış makine parametre ayarlamalarından sonra güvenilir hatasız baskılar sağlar.

3D baskı metal için titanyum ti-64 uygulamaları

Alaşımın biyouyumluluğu ve yüksek mukavemet/ağırlık oranı çok sayıda kritik uygulamaya uygundur:

Havacılık ve Uzay

• Yapısal braketler, perdeler ve iniş takımı parçaları
• Türbin kanatları ve pervaneleri
• Uçak iç bileşenleri

Medikal & Dental

• Diz, kalça eklemleri ve omurga kafesleri gibi ortopedik implantlar
• Dental abutmentler ve köprüler
• Sterilizasyon gerektiren cerrahi aletler

Otomotiv

• Hafif pistonlar, biyel kolu
• Supaplar dahil lüks ve yarış arabası bileşenleri

Kimyasal İşleme

• Borular, vanalar gibi korozyona dayanıklı sıvı işleme parçaları
• Gıda/ilaç uyumlu filtreler ve muhafazalar

3D baskılı Ti-64 ayrıca robotik, spor malzemeleri ve elektronik termal yönetimi gibi yüksek değerli endüstrilerde tasarım özgürlüklerinden yararlanarak giderek daha fazla benimseniyor.

Daha sonra, bu çok yönlü alaşım tozunu görev açısından kritik bitmiş bileşenler için işlemek için kullanılan popüler toz yatağı füzyon tekniklerini derinlemesine inceleyeceğiz.

Titanyum Ti-64 Tozu Kullanarak Metal 3D Baskı

Hem lazer hem de elektron ışını toz yatağı teknolojileri, Ti-64'ü bir yapı plakası boyunca katman katman tam yoğunlukta kaynaştırır:

Lazer Toz Yatağı Füzyonu (L-PBF)

• Seçici lazer eritme (SLM) ve doğrudan metal lazer sinterleme (DMLS)
• Odaklanmış yüksek güçlü Yb veya Nd:YAG fiber lazerler
• Oksijen seviyesi 500 ppm'in altında olan inert argon atmosferi
• Eriyik havuzlarının gerçek zamanlı optik izlenmesi

Elektron Işını Toz Yatağı Füzyonu (E-PBF)

• Vakumda güçlü 60kV ila 150kV elektron ışını
• Ultrafast ışın tarama hızları 25.000 mm/sn'nin üzerinde
• Küçük parçalar için yüksek verimlilik
• Daha derin penetrasyon titanyumu daha kolay kaynak yapar

Daha büyük parçalar için, tel beslemeli yönlendirilmiş enerji biriktirme (DED) yöntemleri temel yapıların üzerine malzeme eklenmesine izin verir. Çoklu AM yaklaşımları mekanik ve yüzey kalitesinin optimize edilmesini sağlar.

Avantajlar

• Döküm veya işlemede desteklenmeyen karmaşık geometriler
• Eksiltici adımlara kıyasla daha kısa teslim süreleri ve daha düşük maliyetler
• Minimum malzeme israfı ve 90%'yi aşan satın alma-uçuş oranları
• Bir kez ayarlandığında uzun yapılarda tutarlı sonuçlar
• Tasarım özgürlüğü performans artışı sağlar

Ancak bunlardan faydalanmak için titiz bir ön ve son işleme hayati önem taşımaktadır.

İşlem Öncesi ve Sonrası Adımlar

Hatasız yapıların elde edilmesi entegre protokoller gerektirir:

Ön İşleme

• Özel makinelerde parametre optimizasyonu test matrisleri
• Toz koşullarının izlenmesi ve harmanlama oranlarının yeniden kullanılması
• Eşit parçacık özellikleri sağlamak için ilk ısıl işlemler
• Yapı plakası üzerinde parçaların dikkatli bir şekilde yerleştirilmesi ve yönlendirilmesi

İşlem Sonrası

• Tel-EDM / şerit testere ile plakadan parça çıkarma
• Kapsamlı alt işleme ve son işlem
• İç boşlukları ortadan kaldırmak için sıcak izostatik presleme (HIP)
• Çözeltiye alma, yaşlandırma ve stabilizasyon ısıl işlemleri
• Nihai kalite güvence doğrulama testi

Bu tür kapsamlı işleme kontrolleri, yalnızca yazıcılara güvenmenin ötesinde Ti-64 kullanarak katmanlı üretimin tüm potansiyelinden yararlanmayı sağlar.

Teknik Özellikler

Medikal veya havacılık kullanıcıları için Ti-64 alaşım partileri sertifikasyon gerektirir:

Parametre	Tipik Değerler
AMS 4928 uyarınca kimya	Yukarıdaki tablo
Parçacık boyutu dağılımı	D10 20μm, D50 35μm, D90 50μm
Morfoloji	Ağırlıklı olarak küresel + uydular
Görünür yoğunluk	2,7 - 3,2 g/cc
Musluk yoğunluğu	3,2 - 4,0 g/cc
Akış hızı	50 g için 30 - 35 sn, Salon hunisi
Yüzey oksijen analizi	< 2000 ppm
Safsızlıklar	Fe < 3000 ppm, H < 100 ppm

Daha dar bantlar halinde özel eleme mümkündür ancak maliyeti artırır. Müşteri AM makine parametrelerinin ve onaylı kalite kontrollerinin eşleştirilmesi, üretim işlerinde performansın tekrarlanabilirliğini sağlar.

3d baskı metali için titanyum ti-64 Bulunabilirlik ve Maliyet Analizi

Havacılık ve uzay sınıfı Ti-6Al-4V, özel eritme, titiz kalite kontrol testleri ve toz şekli mühendisliği sayesinde standart Ti kalitelerine göre bir maliyet primi taşır:

Ürün	Miktar	Fiyat Aralığı
Ti-64 Ar-Ge tozu	0,5 kg	$500+
Ti-64 Prototipleme tozu	10 kg	$150+ kg başına
Ti-64 Üretim tozu	1000+ kg	$50+ kg başına

Maliyetler yüksek kalmaya devam ediyor ancak AM, Ti-64 alaşım kullanımını ölçeklendirerek ölçek ekonomisi üretim optimizasyonuna olanak tanıdıkça iyileşmeye devam ediyor. Küçük Ar-Ge numuneleri artık MOQ olmadan satın alınabiliyor ancak üretim işleri için sipariş tahminleri gerekiyor.

Ti-64 ile Alternatif Titanyum Alaşımlarının Karşılaştırılması

Ti-64 en yaygın kullanıma sahip olsa da, diğer sınıflar artık AM alternatif seçenekleri olarak yarışıyor:

Alaşım	Güç	Süneklik	Oksidasyon Direnci	Maliyet
Ti-64 (Ti-6Al-4V)	Çok Yüksek	Orta	Orta	$$$
Ti-5553 (Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr)	Çok yüksek	Orta	Daha iyi	$$$
Ti-1023 (Ti-10V-2Fe-3Al)	Yüksek	Daha yüksek	İyi	$$
Ti-48Al-2Cr-2Nb (Ti4822)	Orta	Kırılgan	En iyisi	$$$$

Geleneksel Ti-64'ün Temel Faydaları şunlardır:

• 30+ yıl boyunca kanıtlanmış malzeme soyağacı
• AM üretimlerinde daha pürüzsüz yüzeyler
• Oluşturulan ısıl işlem protokolleri
• Tasarım kalifikasyonu için izin verilebilir veriler
• Rekabetçi tedarik ile kolayca temin edilebilir

Ti-64 Sınırlamaları:

• Mutlak en yüksek mukavemetli titanyum değil
• Kontroller olmadan termal oksitlenmeye duyarlı
• Kapsamlı Sıcak İzostatik Presleme (HIP) gerektirir

Böylece her biri, uygulama gereksinimlerine göre optimize edilmiş kalitelerin seçilmesine yardımcı olmak üzere açıklanan ödünleşimleri sergilemiştir.

Özet

Katmanlı üretim, mühendislere eski tekniklerle eşi benzeri olmayan yüksek performanslı titanyum Ti-64 bileşenleri tasarlama konusunda benzeri görülmemiş özgürlükler tanır. Mühendisler, gelişmekte olan dijital yetenekleri 30 yılı aşkın havacılık ve tıp uygulamalarında doğrulanmış kapsamlı malzeme verileriyle birleştirerek, daha düşük kalifikasyon riskiyle Ti-64 avantajlarından yararlanan yenilikçi yeni 3D baskılı geometriler kullanabilirler. Bununla birlikte, bu çok yönlü yüksek mukavemetli alaşımın tüm potansiyelinden yararlanmak için toz üretimi, depolama işlemleri, metal AM işleme ve son işlemlerde titiz kontroller hala hayati önem taşımaktadır.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin