Titanyum Ti64ELI Tozu: Teknik Bir Bakış

Titanyum Ti64ELI tozu, benzersiz özellikleri ve karakteristikleri nedeniyle çeşitli endüstrilerde kullanılan önemli bir mühendislik malzemesidir. Bu makale, Titanyum Ti64ELI tozunun bileşimini, özelliklerini, uygulamalarını, teknik özelliklerini, fiyatlandırmasını, avantajlarını ve sınırlamalarını kapsayan kapsamlı bir teknik genel bakış sunmaktadır.

Titanyum Ti64ELI Tozuna Genel Bakış

Titanyum Ti64ELI tozu olarak da bilinir Titanyum 6Al-4V ELI tozualaşım elementleri olarak alüminyum ve vanadyum içeren bir titanyum alaşımıdır. Mükemmel mukavemet-ağırlık oranına, yorulma direncine, kırılma tokluğuna ve korozyon direncine sahiptir. Ti64ELI tozu, Ti64'ün daha düşük oksijen, nitrojen, karbon ve demir seviyelerine sahip ekstra düşük interstisyel varyantıdır.

Ti64ELI, katkılı üretim, metal enjeksiyon kalıplama, sıcak ve soğuk izostatik presleme ve diğer toz metalurjisi işlemleri için kullanılır. İnce mikro yapılara ve işlenmiş Ti64 ürünleriyle karşılaştırılabilir mekanik özelliklere sahip tamamen yoğun, karmaşık parçalara 3D olarak basılabilir. Ti64ELI'nin hafiflik, güç ve korozyon direnci kombinasyonu onu havacılık, tıp, dişçilik, spor malzemeleri, otomotiv ve denizcilik uygulamaları için uygun hale getirir.

Titanyum Ti64ELI tozunun bazı temel özellikleri şunlardır:

• Mükemmel biyouyumluluk ve osseointegrasyon
• Döküm/işleme ile mümkün olmayan karmaşık geometrileri 3D yazdırma yeteneği
• 3D baskılı parçalarda tutarlı kompozisyon ve mikroyapı
• İyi yorulma dayanımı ve kırılma tokluğu
• Üstün süneklik için Ti64'ten daha düşük interstisyel elementler
• Sıcak izostatik presleme (HIP) ve ısıl işlemlerle uyumluluk
• Kimya ve partikül boyutu için ASTM standartlarına uygunluk

Titanyum Ti64ELI Tozunun Bileşimi

Titanyum Ti64ELI tozunun tipik kimyasal bileşimi şöyledir:

Element	Ağırlık %
Titanyum (Ti)	Denge
Alüminyum (Al)	5.5-6.75%
Vanadyum (V)	3.5-4.5%
Oksijen (O)	≤ 0,13%
Azot (N)	≤ 0,05%
Karbon (C)	≤ 0,08%
Demir (Fe)	≤ 0,25%

Temel alaşım elementleri alüminyum ve vanadyumdur. Alüminyum mukavemeti artırır ve yoğunluğu azaltır. Vanadyum mukavemeti ve sünekliği artırır. Ti64ELI'deki düşük interstisyel elementler oksijen, nitrojen ve karbon, Ti64'e kıyasla daha iyi süneklik sağlar.

Titanyum Ti64ELI Tozunun Özellikleri

Titanyum Ti64ELI tozu aşağıdaki özelliklere sahiptir:

Mülkiyet	Değer
Yoğunluk	4,43 g/cm3
Erime Noktası	1604-1660°C
Termal İletkenlik	6,7 W/m-K
Elektriksel Dirençlilik	170 μΩ-cm
Young Modülü	114 GPa
Çekme Dayanımı	895-930 MPa
Akma Dayanımı	825-875 MPa
Uzama	10-15%
Poisson Oranı	0.32-0.34
Yorulma Dayanımı	400 MPa

Önemli noktalar:

• Çeliklere kıyasla düşük yoğunluk
• Kriyojenik sıcaklıklarda mukavemet ve tokluğu korur
• Ticari olarak saf titanyumdan daha güçlü
• Dövülmüş Ti64'ten daha düşük süneklik ancak çoğu uygulama için yeterli
• Sabit koruyucu oksit tabakası sayesinde mükemmel korozyon direnci

Titanyum Ti64ELI Toz Uygulamaları

Endüstri	Uygulamalar	Kaldıraçlı Mülkler
Havacılık ve Uzay	* Motor bileşenleri (fan kanatları, kompresör diskleri) * Uçak gövdeleri (iniş takımı bileşenleri, kanat kaburgaları) * Türbinler (muhafazalar, kanatlar) * Bağlantı elemanları * Dişliler * Hidrolik sistemler (borular, bağlantı parçaları)	* Yüksek mukavemet/ağırlık oranı: Gelişmiş yakıt verimliliği ve taşıma kapasitesi için yapısal bütünlüğü korurken ağırlığı azaltır. * Mükemmel yorulma direnci: Uçuş sırasında karşılaşılan tekrarlanan stres döngülerine dayanır ve bileşen ömrünü uzatır. * Üstün korozyon direnci: Yüksek nemli ve buz çözücü sıvılara maruz kalınan zorlu ortamlarda iyi performans gösterir.
Medikal & Dental	* Ortopedik implantlar (kemik plakaları, vidalar, kalça protezleri) * Protezler (dizler, kalçalar, kollar) * Cerrahi aletler (neşterler, forsepsler) * Diş implantları	* Biyouyumluluk: Vücut içinde implantasyon için güvenlidir ve reddedilme riskini en aza indirir. * Üstün güç ve tokluk: Kemikler ve eklemler için destek ve stabilite sağlar. * Korozyon direnci: Bakteri üremesini engeller ve implantın vücut içinde uzun ömürlü olmasını sağlar. * Şekillendirilebilirlik: Katmanlı üretim yoluyla karmaşık, hastaya özel implantların oluşturulmasına olanak sağlar.
Otomotiv	* Supaplar (emme, egzoz) * Bağlantı çubukları * Yarış arabası bileşenleri (süspansiyon parçaları, takla kafesleri)	* Yüksek mukavemet/ağırlık oranı: Gelişmiş performans ve kullanım için ağırlığı azaltır. * Olağanüstü yorulma dayanımı: Sürüş ve yarış koşullarında yaşanan yüksek gerilimlere dayanır. * İyi ısı direnci: Sıcak motor ortamlarında performansı korur. * Korozyon direnci: Yol tuzlarına ve diğer aşındırıcı unsurlara maruz kalmaya dayanır.
Denizcilik	* Pervaneler * Pompalar * Şaftlar * Borular ve Ek Parçaları	* Üstün korozyon direnci: Tuzlu su ortamlarında iyi performans göstererek bozulmayı önler ve uzun hizmet ömrü sağlar. * Yüksek mukavemet/ağırlık oranı: Gelişmiş gemi dengesi ve yakıt verimliliği için bileşenlerin ağırlığını azaltır. * İyi yorulma dayanımı: Dalga hareketi ve okyanus akıntılarında karşılaşılan sürekli gerilimlere dayanır. * Kavitasyon direnci: Sudaki kabarcıkların oluşumuna ve çökmesine maruz kaldığında yapısal bütünlüğü korur.
Kimyasal İşleme	* Isı eşanjörleri * Vanalar * Aşındırıcı kimyasalların taşınması için borular	* Olağanüstü korozyon direnci: Çok çeşitli kimyasalların saldırısına karşı direnç göstererek güvenli ve güvenilir çalışma sağlar. * Yüksek mukavemet ve tokluk: Basınç altında ve yüksek sıcaklıklarda yapısal bütünlüğünü korur. * Biyouyumluluk (belirli uygulamalarda): İlaç ve tıbbi cihaz üretiminde kullanılan kimyasalların taşınması için uygundur.
Spor Malzemeleri	* Golf sopaları (sürücüler, ütüler) * Bisiklet çerçeveleri * Tenis raketleri	* Yüksek güç/ağırlık oranı: Gelişmiş salınım hızı ve gücü için hafif ekipman oluşturur. * İyi yorulma dayanımı: Kullanım sırasında tekrarlanan darbelere karşı dayanıklıdır. * Ayarlanabilir sertlik: Ekipmanın bireysel oyuncu tercihlerine göre uyarlanmasını sağlar. * Korozyon direnci (belirli uygulamalarda): Çeşitli hava koşullarında ekipmanın dayanıklılığını sağlar.

Titanyum Ti64ELI Tozunun Özellikleri

Titanyum Ti64ELI tozu aşağıdaki özelliklerde mevcuttur:

Parametre	Detaylar
Parçacık Boyutları	15-45 mikron
Üretim Yöntemi	Gaz atomizasyonu
Parçacık Şekli	Küresel
Boyut Dağılımı	D10: 20 mikron, D50: 35 mikron, D90: 40 mikron
Görünür Yoğunluk	~2,2 g/cc
Musluk Yoğunluğu	~3,2 g/cc
Akışkanlık	Mükemmel
Standartlar	ASTM B348 Sınıf 23

63-106 mikronluk daha büyük partikül boyutları, uygulama gereksinimlerine göre özel olarak üretilebilir. Metal enjeksiyon kalıplama hammaddesi için daha ince partikül boyutları mevcuttur.

Titanyum Ti64ELI Tozu Tedarikçileri ve Fiyatlandırması

Titanyum Ti64ELI tozu için başlıca tedarikçilerden bazıları ve fiyatlandırma detayları şunlardır:

Tedarikçi	Fiyatlar
AP&C	1000 kg üzeri siparişler için $88/kg
Arcam AB	500 kg üzeri siparişler için $75/kg
TLS Technik	100 kg üzeri siparişler için €100/kg
LPW Teknoloji	100 kg üzeri siparişler için £70-90/kg
CNPC Toz	$80-100/kg >100 kg için

Fiyatlar sipariş miktarı, partikül boyutu dağılımı ve konuma göre kg başına $70-100 arasında değişmektedir. Küçük miktarlar ve araştırma numuneleri $500/kg'ın üzerinde olabilir.

Titanyum Ti64 ve Ti64ELI Tozları Arasındaki Karşılaştırma

İşte Ti64ELI ve Ti64 titanyum alaşımları arasında bir karşılaştırma:

Parametre	Ti64ELI	Ti64
İnterstisyel O, C, N	Daha düşük	Daha yüksek
Süneklik	Daha yüksek	Daha düşük
Sertlik	Daha iyi	Zayıf
Kaynaklanabilirlik	Mükemmel	Orta düzeyde
Korozyon Direnci	Karşılaştırılabilir	Karşılaştırılabilir
Güç	Karşılaştırılabilir	Karşılaştırılabilir
Maliyet	Daha yüksek	Daha düşük
AM uygunluğu	Mükemmel	Orta düzeyde

Ti64ELI'nin Ti64'e göre avantajları

Özellik	Ti64ELI	Ti64
Süneklik ve Tokluk	Üstün	Daha düşük
Açıklama	Ti64ELI, stres altında kırılmadan deforme olma (süneklik) ve çatlak ilerlemesine (tokluk) karşı üstün direnç gösterir. Bu da onu darbe veya yüksek gerilime maruz kalan uygulamalar için ideal hale getirerek yıkıcı arıza riskini azaltır.	Açıklama
Kaynaklanabilirlik	Mükemmel	Orta düzeyde
Açıklama	Oksijen, nitrojen ve karbon gibi interstisyel elementlerin daha düşük seviyelerde olması nedeniyle, Ti64ELI minimum çatlama veya kırılganlıkla kaynak yapar. Bu, güçlü ve güvenilir bağlantıları korurken birden fazla Ti64ELI parçasını birleştirerek karmaşık yapıların oluşturulmasına olanak tanır.	Açıklama
Katmanlı Üretim (AM) Uygunluğu	Mükemmel	Orta düzeyde
Açıklama	Ti64ELI'nin daha düşük interstisyel içeriği ve üstün sünekliği, onu toz yatak füzyonu gibi 3D baskı işlemleri için tercih edilen bir seçim haline getirir. Bu, baskı işlemi sırasında daha düşük çatlama riski ve daha iyi mekanik özelliklere sahip bitmiş parçalar anlamına gelir.	Açıklama
Hidrojen Kırılganlık Direnci	Daha Dayanıklı	Daha Az Dayanıklı
Açıklama	Ti64ELI'nin düşük interstisyel içeriği, titanyum alaşımlarında gevrekleşmenin (süneklik kaybı) önemli bir nedeni olan hidrojen emilimini en aza indirir. Bu, kimyasal işleme veya derin deniz uygulamalarında kullanılanlar gibi hidrojen ortamlarına maruz kalan parçalar için çok önemlidir.	Açıklama
Isıl İşlem Yanıtı	Daha yüksek güç seviyelerine ulaşabilir	Daha düşük ulaşılabilir güç
Açıklama	Daha düşük interstisyel içeriği nedeniyle Ti64ELI, Ti64'e kıyasla daha yüksek mukavemet seviyelerine ulaşmak için ısıl işleme tabi tutulabilir. Bu, uygulamanın özel ihtiyaçlarına bağlı olarak daha geniş bir mekanik özellik yelpazesine olanak tanır.	Açıklama
Maliyet	Daha yüksek	Daha düşük
Açıklama	İnterstisyel elementlerin daha sıkı kontrolü ve Ti64ELI üretiminde yer alan ek işleme adımları, Ti64'e kıyasla daha yüksek bir malzeme maliyetine yol açmaktadır.	Açıklama

Ti64ELI ve Ti64'ün Sınırlamaları

Mülkiyet	Ti64	Ti64ELI
Çekme Dayanımı (MPa)	896-1034	827-965
Akma Dayanımı (MPa)	758-903	703-831
Uzama (%)	10-15	15-20
Tokluk (kırılma tokluğu)	Orta düzeyde	Yüksek
Kaynaklanabilirlik	İyi	Mükemmel
Şekillendirilebilirlik	İyi	Mükemmel
Biyouyumluluk	İyi	Mükemmel

Titanyum Ti64ELI Tozunun Artıları ve Eksileri

Artıları	Eksiler
Mükemmel Güç-Ağırlık Oranı	Yüksek Maliyet
Üstün Korozyon Direnci	Yüksek Sıcaklıklarda Reaktivite
3D Baskı ile Karmaşık Geometrilerin Kilidini Açmak	Saf Titanyuma Kıyasla Daha Düşük Süneklik
Biyouyumludur ve Osseointegrasyonu Destekler	Talaşlı İmalatta Karşılaşılan Zorluklar
Tutarlı Malzeme Özellikleri	Hidrojen Kırılganlığına Duyarlılık

SSS

S: Ti64ELI ile Ti64 arasındaki fark nedir?

C: Ti64ELI, Ti64'e kıyasla daha düşük interstisyel oksijen, nitrojen ve karbona sahiptir. Bu da Ti64ELI'ye daha iyi süneklik ve kırılma tokluğu kazandırır.

S: Ti64ELI tozunun uygulamaları nelerdir?

C: Temel uygulamalar havacılık ve uzay bileşenleri, tıbbi implantlar, otomotiv parçaları ve 3D baskıdır. Yüksek mukavemet, düşük ağırlık ve korozyon direncinin gerekli olduğu endüstrilerde yaygın olarak kullanılmaktadır.

S: AM için hangi partikül boyutu kullanılır?

C: Seçici lazer eritme (SLM) ve elektron ışını eritme (EBM) gibi toz yatağı füzyon AM süreçleri için 15-45 mikron partikül boyutları önerilir.

S: Ti64ELI'nin paslanmaz çeliğe göre avantajları nelerdir?

C: Ti64ELI, paslanmaz çeliklere kıyasla daha yüksek mukavemet/ağırlık oranına, daha iyi korozyon direncine ve üstün biyouyumluluğa sahiptir. Ancak, Ti64ELI aynı zamanda daha pahalıdır.

S: Ti64ELI AM parçalarında hangi son işlemler gereklidir?

C: AM parçalarının gerekli boyutlara, yüzey kalitesine ve malzeme özelliklerine ulaşması için sıcak izostatik presleme (HIP), ısıl işlemler ve işleme gerekebilir.

S: Ti64ELI parçaları onarım veya birleştirme için kaynaklanabilir mi?

C: Evet, Ti64ELI mükemmel kaynaklanabilirliğe sahiptir. Ti64ELI parçalarını kaynaklamak için lazer kaynağı, elektron ışını kaynağı ve ark kaynağı kullanılabilir. Oksidasyonu önlemek için uygun ekranlama gereklidir.

Sonuç

Özetle, titanyum Ti64ELI tozu, yüksek mukavemet, düşük ağırlık, korozyon direnci, biyouyumluluk, işlenebilirlik ve ısıl işlem uygulanabilirliğin mükemmel bir kombinasyonunu sunar. Uygulamaları havacılık, tıp, otomotiv, kimya ve tüketici sektörlerini kapsamaktadır. Katmanlı üretim ile karmaşık Ti64ELI parçaları, hafif yapısal bileşenlerin talep üzerine üretimi için doğrudan CAD verilerinden 3D olarak basılabilir. Ancak Ti64ELI, Ti64'e göre daha maliyetlidir ve işlenmesi zordur. Genel olarak, Ti64ELI geleneksel titanyum alaşımlarının sınırlarının ötesinde yetenekler sunmaktadır.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin

Additional FAQs on Titanium Ti64ELI Powder

1) What powder specifications are most critical for LPBF using Titanium Ti64ELI powder?

• Target PSD of 15–45 μm (or 20–53 μm), high sphericity (≥0.93), low interstitials (O ≤0.13 wt% per Grade 23, N ≤0.05 wt%, H ≤0.012 wt%), Hausner ratio ≤1.25, and minimal satellites. Validate via ASTM B822 (PSD), B212/B213/B964 (density/flow), and LECO O/N/H.

2) Does Ti64ELI always require HIP after printing?

• For medical implants and fatigue‑critical aerospace parts, HIP is strongly recommended to close lack‑of‑fusion and gas porosity and to stabilize properties. For noncritical components, optimized parameters plus stress relief can suffice, subject to qualification and CT/NDE results.

3) How does powder reuse affect Titanium Ti64ELI powder quality?

• Reuse increases oxygen and shifts PSD. Common practices refresh 20–50% virgin powder per cycle, sieve under inert gas, track O/N/H and flow metrics, and set a maximum reuse count based on mechanical property surveillance.

4) What heat treatments are typical for Ti64ELI AM parts?

• Stress relief ~650–800°C (1–2 h, inert/vacuum), optional HIP ~920–930°C/100–120 MPa/2 h, followed by aging if specified. Parameters vary by specification (e.g., ASTM F3001 for Ti‑6Al‑4V ELI PBF components).

5) Are there special cleanliness and contamination controls for implant-grade Ti64ELI?

• Yes. Use dedicated handling tools, inert powder processing, low oxygen environment, cleanroom-compatible packaging, and validated cleaning (ultrasonic + solvent) and passivation where required. Maintain full powder/part genealogy (powder passport).

2025 Industry Trends for Titanium Ti64ELI Powder

• Tightening interstitial limits: More suppliers offer oxygen targets ≤0.11 wt% to improve elongation in thin sections.
• Digital powder passports: Genealogy linking chemistry (O/N/H), PSD, sphericity, reuse cycles, and build logs is now routine for implantables.
• Multi-laser LPBF maturity: Stitching compensation and in-situ monitoring reduce CT scrap rates for large Ti64ELI builds.
• Argon efficiency: Widespread argon recovery and closed powder transfer improve sustainability and cost.
• Qualification playbooks: Expanded adoption of ASTM F3001/F2924 routes and ISO 13485-aligned QA for medical AM with Ti64ELI.

2025 Snapshot: Ti64ELI Powder and AM KPIs (indicative)

Metrik	2023	2024	2025 YTD	Notes/Sources
Oxygen (wt%, lot spec target)	≤0.13	≤0.12	≤0.11	ASTM F3001 alignment; supplier capability
Sphericity (image analysis)	0.92–0.96	0.93–0.97	0.94–0.98	Gas/plasma atomized
As-built density (LPBF, %)	99.5–99.8	99.6–99.9	99.7–99.95	Optimized process windows
HIP adoption in implants (%)	70-85	75–90	80–95	Regulatory/QA drivers
Typical lead time (100–300 kg, weeks)	6–10	5-8	4–7	Added regional capacity

References: ASTM F3001 (Ti‑6Al‑4V ELI PBF), ASTM F2924 (Ti‑6Al‑4V), ISO/ASTM 52907/52920/52930; OEM notes (EOS, SLM Solutions, GE Additive, Renishaw), NIST AM Bench, NFPA 484.

Latest Research Cases

Case Study 1: Reducing Oxygen Uptake in Reused Ti64ELI Powder via Closed-Loop Handling (2025)

• Background: A medical device OEM observed rising O content and flow variability after multiple powder reuse cycles, increasing CT scrap.
• Solution: Implemented sealed, argon-purged sieving/transfer; refreshed 30% virgin per cycle; added in-situ chamber O2 monitoring and powder passporting (O/N/H, PSD, Hausner).
• Results: Mean powder O reduced from 0.125 wt% to 0.112 wt%; Hausner improved from 1.27 to 1.23; CT scrap −28%; elongation at RT +2–3% absolute in thin struts.

Case Study 2: Multi-Laser Stitch Optimization for Large Ti64ELI Orthopedic Builds (2024)

• Background: A contract manufacturer scaling to 8‑laser LPBF saw dimensional bias and localized porosity at overlap regions.
• Solution: Per-field power/spot calibration, contour blending, vector rotation, and recoater force monitoring; HIP + stress relief per implant spec; enhanced CT sampling guided by anomaly maps.
• Results: Overlap porosity −40%; dimensional deviation cut from 100 μm to 45 μm; overall yield +18% with unchanged tensile and LCF properties.

Uzman Görüşleri

• Prof. Tresa M. Pollock, Distinguished Professor of Materials, UC Santa Barbara
• Viewpoint: “For Titanium Ti64ELI powder, interstitial control across atomization, handling, and reuse has a first-order effect on ductility and fatigue—more than small parameter tweaks.”
• Dr. Moataz Attallah, Professor of Advanced Materials Processing, University of Birmingham
• Viewpoint: “Multi-laser stitch management and HIP discipline are now central to certifying large Ti64ELI implant and aerospace structures.”
• Dr. John Slotwinski, Director of Materials Engineering, Relativity Space
• Viewpoint: “Powder passports tying O/N/H, PSD, and reuse cycles to part serials are rapidly becoming baseline for regulated Ti64ELI programs.”

Practical Tools and Resources

• Standartlar
• ASTM F3001 (Additive manufacturing Ti‑6Al‑4V ELI), ASTM F2924 (AM Ti‑6Al‑4V), ISO/ASTM 52907/52920/52930 (feedstock/process/quality): https://www.astm.org ve https://www.iso.org
• Güvenlik
• NFPA 484 (combustible metal powders), ANSI Z136 (laser safety): https://www.nfpa.org
• Metrology and datasets
• NIST AM Bench resources; LECO O/N/H analysis best practices: https://www.nist.gov
• OEM application notes
• EOS, SLM Solutions, GE Additive, Renishaw guidance on Ti64ELI LPBF parameters, HIP/heat treatment, and in-situ monitoring
• QA and analytics
• CT analysis (Volume Graphics, Dragonfly); build prep and QA (Materialise Magics, Siemens NX AM, Ansys Additive, Autodesk Netfabb)

Last updated: 2025-10-16
Changelog: Added 5 targeted FAQs; included a 2025 KPI table for Ti64ELI powder and LPBF; provided two case studies (oxygen control in reuse; multi-laser stitch optimization); compiled expert viewpoints; linked standards, safety, OEM notes, and QA tools
Next review date & triggers: 2026-03-31 or earlier if ASTM/ISO standards update, major OEMs release new multi-laser controls for Ti64ELI, or new datasets on interstitial control and HIP outcomes are published