PREP Žáruvzdorný prášek ze slitiny titanu

Přehled žáruvzdorného prášku ze slitiny titanu PREP

Slitina PREP (Plasma Rotating Electrode Process) je vysoce výkonná žáruvzdorná prášková slitina titanu určená pro aditivní výrobu součástí, které vyžadují vynikající mechanické vlastnosti při extrémních teplotách.

Tento článek poskytuje komplexního průvodce práškovou titanovou slitinou PREP, který zahrnuje složení, vlastnosti, parametry tisku, aplikace, specifikace, dodavatele, manipulaci, kontrolu, srovnání, výhody a nevýhody a nejčastější dotazy. Kvantitativní informace jsou uvedeny v přehledných tabulkách.

Složení prášku ze slitiny titanu PREP

Slitina PREP má komplexní složení obsahující různé rozpustné prvky:

Element	Hmotnostní %	Účel
Titan	Balance	Hlavní maticový prvek
Hliník	5 – 7	Pevný posilovač roztoku
Cín	1 – 3	Pevný posilovač roztoku
Zirkony	0.5 – 2	Kontrola struktury zrna
Molybden	1 – 3	Pevný posilovač roztoku
Křemík	0.5 – 1.5	Oxidační odolnost
Niob	1 – 3	Karbidová dřívka
Tantal	1 – 3	Karbidová dřívka

Pro zpevnění hranic zrn se přidává také stopové množství boru a uhlíku.

Vlastnosti prášku ze slitiny titanu PREP

Slitina PREP vykazuje výjimečnou kombinaci vlastností:

Nemovitost	Popis
vysoká pevnost	Vynikající pevnost v tahu a tečení až do 700¡"C
Odolnost proti únavě	Vysoká únavová životnost při zvýšených teplotách
Houževnatost lomu	Až 100 MPa-©|m
Oxidační odolnost	Vytváří ochranné oxidové povlaky
Tepelná stabilita	Mikrostrukturní stabilita po dlouhodobé expozici
Tolerance poškození	Odolnost proti růstu trhlin
biokompatibilita	Netoxický a nealergický

Tyto vlastnosti umožňují použití lehkých komponent pro náročné aplikace.

Parametry tisku AM pro prášek ze slitiny titanu PREP

Typické parametry procesu AM zahrnují:

Parametr	Typická hodnota	Účel
Výška vrstvy	30-50 Ã×m	Rozlišení versus rychlost sestavení
Výkon laseru	150-500 W	Dostatečné tání bez odpařování
Rychlost skenování	750-1500 mm/s	Hustota versus rychlost výroby
Rozteč poklopů	80-120 Ã×m	Mechanické vlastnosti
Izostatické lisování za tepla	900¡"C, 100 MPa, 3 hod.	Eliminace vnitřních dutin

Parametry optimalizované pro hustotu, mikrostrukturu, rychlost vytváření a požadavky na následné zpracování.

Aplikace 3D tištěných dílů PREP Titanium

Komponenty ze slitin PREP slouží pro kritické aplikace, včetně:

Průmysl	Komponenty
Letectví a kosmonautika	Lopatky turbín, součásti kompresorů, držáky
Automotivní	ojnice, ventily, kola turbodmychadla
Medical	Ortopedické implantáty, chirurgické nástroje
Chemický	Čerpadla, ventily, reakční nádoby
Výroba energie	Součásti dráhy horkého plynu

Mezi výhody oproti kovaným ekvivalentům patří komplexní geometrie a zrychlený vývoj.

Specifikace titanového prášku PREP pro AM

Prášek ze slitiny PREP musí splňovat přísné specifikace:

Parametr	Specifikace
Rozsah velikosti částic	15-45 Ã×m typicky
Tvar částice	Sférická morfologie
Zdánlivá hustota	>2,5 g/cc
Hustota poklepání	>4,5 g/cc
Hmotnostní průtok halou	>35 s pro 50 g
Čistota	>99.95%
Obsah kyslíku	<1000 ppm

K dispozici jsou vlastní distribuce velikosti a řízené hladiny kyslíku.

Dodavatelé prášku ze slitiny titanu PREP

Prášek ze slitiny PREP dodává:

Dodavatel	Umístění
Praxair	USA
AP&C	Kanada
Tekna	Kanada
Metalysis	Spojené království
LPW Technologie	Spojené království
EOS	Německo

Ceny se pohybují od $250/kg do $450/kg v závislosti na kvalitě, rozdělení velikosti a objemu objednávky.

Manipulace a skladování titanového prášku PREP

Vzhledem k tomu, že se jedná o reaktivní materiál, je nutné s práškem ze slitiny PREP zacházet opatrně:

• Skladujte uzavřené nádoby pod inertním plynem, například argonem.
• Zabraňte působení vzduchu a vlhkosti při manipulaci
• Používejte řádně uzemněné zařízení
• Zabraňte hromadění prachu, abyste minimalizovali riziko výbuchu.
• Doporučené místní odsávací větrání
• Používejte vhodné osobní ochranné prostředky a zabraňte vdechnutí

Správné techniky a kontroly zabraňují oxidaci prášku.

Kontrola a testování titanového prášku PREP

Práškové šarže slitin PREP jsou validovány pomocí:

Metoda	Testované parametry
Sítový rozbor	Distribuce velikosti částic
Skenovací elektronová mikroskopie	Morfologie částic
EDX	Chemie/složení
XRD	Přítomné fáze
Pyknometrie	Hustota
Hmotnostní průtok halou	Tečení prášků

Testování podle norem ASTM zajišťuje konzistenci jednotlivých šarží.

Srovnání slitiny PREP s alternativními titanovými prášky

Slitina PREP je ve srovnání s jinými titanovými materiály:

Slitina	Síla	Oxidační odolnost	Cena	Možnost tisku
PREP	Výborný	Výborný	Vysoká	Dobré
Ti64	Dobré	Dobré	Střední	Férová
Ti6242	Výborný	Dobré	Vysoká	Férová
CP-Ti	Nízký	Výborný	Nízký	Výborný

PREP poskytuje nejlepší všestranné vlastnosti, ale za vyšší cenu než slitiny jako Ti64.

Výhody a nevýhody titanového prášku PREP pro AM

Klady	Nevýhody
Vynikající pevnost při vysokých teplotách	Dražší než Ti64 a CP-Ti
Vynikající termomechanická odolnost proti únavě	Vyšší hustota než u jiných slitin titanu
Složité geometrie jsou proveditelné	Povinná manipulace v řízené atmosféře
Nižší anizotropie než u Ti64 a CP-Ti	Zpracování velmi citlivé na techniku
Shodné vlastnosti s kovanými formami PREP	Omezený počet dodavatelů a variant slitin

PREP umožňuje mimořádně výkonnou aditivní výrobu, ale vyžaduje velmi přísnou kontrolu procesních podmínek.

Často kladené otázky o prášku ze slitiny titanu PREP

Otázka: K čemu se používá titanová slitina PREP v AM?

Odpověď: Slitina PREP se používá k 3D tisku lehkých leteckých a automobilových součástí, které vyžadují extrémně vysoké mechanické vlastnosti při teplotách až 700 °C.

Otázka: Jaká velikost částic se doporučuje pro tisk titanové slitiny PREP?

Odpověď: Rozsah velikosti prášku 15-45 mikronů poskytuje dobrou rovnováhu mezi tekutostí, vysokým rozlišením a hustotou tištěných dílů.

Otázka: Vyžaduje titan PREP po AM lisování za tepla?

Odpověď: HIP se doporučuje pro odstranění vnitřních dutin, maximalizaci únavové odolnosti a dosažení plné hustoty. U nekritických aplikací nemusí být povinná.

Otázka: Jaký materiál má vlastnosti nejbližší slitině titanu PREP?

Odpověď: Ti-6Al-4V má srovnatelnou hustotu a dobrou pevnost při vysokých teplotách, ale nižší oxidační odolnost ve srovnání se slitinami PREP.

Otázka: Jaké výhody nabízí slitina PREP oproti slitině Ti-6Al-4V v AM?

Odpověď: Klíčovou výhodou je vyšší pevnost v tahu a únavová pevnost až do 700 °C spolu s výrazně lepší odolností proti tečení a tepelně-mechanické únavě.

Otázka: Jaké přesnosti lze dosáhnout s titanovými výlisky PREP?

Odpověď: Po následném zpracování mohou tištěné součásti PREP dosáhnout rozměrových tolerancí a povrchové úpravy srovnatelné s titanovými díly obráběnými na CNC.

Otázka: Jaké vady se mohou vyskytnout při tisku titanové slitiny PREP?

Odpověď: Potenciálními vadami jsou praskliny, deformace, pórovitost, neúplné spojení a drsnost povrchu. Většinu z nich lze minimalizovat optimalizací parametrů.

Otázka: Lze z titanových AM dílů PREP snadno odstranit podpůrné struktury?

Odpověď: Správně navržené minimální podpěry jsou po tisku snadno oddělitelné díky vynikajícím mechanickým vlastnostem slitin PREP.

Otázka: Jaký typ následného zpracování se obvykle provádí u titanových součástí PREP?

Odpověď: Běžně se používá izostatické lisování za tepla, tepelné zpracování, obrábění abrazivním tokem, CNC obrábění a elektrolytické leštění.

Otázka: Jaký je hlavní rozdíl mezi Ti-6Al-4V třídy 5 a třídy 23?

Odpověď: Třída 5 má vyšší obsah kyslíku pro lepší tekutost prášku, zatímco třída 23 má nižší obsah kyslíku pro vyšší lomovou houževnatost a únavovou odolnost.