Prášek slitiny Ti6Al4V

Přehled Ti6Al4V prášku

Ti6Al4V prášek, také odkazovaný jako Titanová slitina třídy 5, je jedním z nejoblíbenějších prášků titanové slitiny. Obsahuje 6 % hliníku a 4 % vanadu jako hlavní prvky slitiny spolu s převažujícím titanem.

Sférický prášek Ti6Al4V nabízí kombinaci vysoké pevnosti, nízké hmotnosti a odolnosti proti korozi biokompatibilitaa ovladatelnosti.

Klíčové vlastnosti a výhody prášku Ti6Al4V:

Vlastnosti a charakteristiky prášku Ti6Al4V

Vlastnosti	Podrobnosti
Kompozice	Slitina Ti-6Al-4V
Hustota	4.43 g/cm3
Tvar částice	Převážně kulovitý
Rozsah velikostí	15–45 mikronů
Zdánlivá hustota	Až 60 % skutečné hustoty
Tečení	Dobré
Síla	Vysoká u titanové slitiny
Odolnost proti korozi	Výborný

Ti6Al4V je díky dobře vyváženému charakteru vlastností široce využíván v leteckém, lékařském, automobilovém, chemickém a spotřebitelském průmyslu.

Složení prášku Ti6Al4V

Typické složení prášku Ti6Al4V:

Složení prášku Ti6Al4V

Element	Hmotnostní %
Titan	Balance
Hliník	5.5-6.75%
Vanadium	3.5-4.5%
Kyslík	<0,2 %
Uhlík	<0,1 %
Dusík	<0.05 %
Vodík	<0,015 %
Železo	<0,3 %

• Titan tvoří matici zajišťující sílu a odolnost vůči korozi
• Aluminium stabilizuje fázi alfa a zvyšuje pevnost
• Vanad stabilizuje beta fázi a zlepšuje zpracovatelnost
• Další prvky omezené jako nečistoty

Optimalizované poměry Ti-Al-V nabízí výjimečnou kombinaci pevnosti, tvárnosti, houževnatosti lomu a únavové pevnosti.

Fyzikální vlastnosti prášku Ti6Al4V

Fyzikální vlastnosti prášku Ti6Al4V

Nemovitost	Hodnoty
Hustota	4.43 g/cm3
Teplota tání	1604-1660 ¡«C
Tepelná vodivost	6,7 W/mK
Elektrický odpor	170 ×´´-cm
Součinitel tepelné roztažnosti	8,4 x 10^-6 /K
Maximální provozní teplota	400 °C

• Nízká hustota ve srovnání s oceli
• Vysoký bod tání umožňuje použití při mírně zvýšených teplotách
• Nízká tepelná vodivost vyžaduje návrh s ohledem na
• Vysoký elektrický odpor vhodný pre súčiastky odolné voči korózii
• CTE nižší než oceli a slitiny niklu

Díky těmto vlastnostem je Ti6Al4V velmi vhodný pro mnoho lehkých stavebních aplikací v různých průmyslových odvětvích.

Mechanické vlastnosti prášku Ti6Al4V

Mechanické vlastnosti prášku Ti6Al4V

Nemovitost	Hodnoty
Pevnost v tahu	950–1050 MPa
Mez kluzu	860—950 MPa
Prodloužení	10 – 18%
Tvrdost	330 – 380 HB
Modul pružnosti	110–120 GPa
Únavová pevnost	400– 500 MPa

• Vynikající kombinace vysoké pevnosti a přiměřené tažnosti
• Jeho pevnost překonává pevnost jiných titanových slitin, například komerčně čistého titanu
• Tvrdost vyšší než u čistého titanu
• Vynikající únavová životnost jej činí vhodným pro aplikace cyklického zatěžování

Tyto vlastnosti dělají z Ti6Al4V vhodný materiál pro náročné aplikace vyžadující vysokou měrnou pevnost a odolnost proti únavě.

Aplikace prášku Ti6Al4V

Prášek Ti6Al4V je rozšířený v těchto odvětvích:

Aplikace prášku Ti6Al4V

Průmysl	Použití
Letectví a kosmonautika	Strukturní díly draku letadla, součásti motorů
Biomedicína	Ortopedické a zubní implantáty
Automotivní	Ojnice, ventily, pružiny
Chemický	Nádoby, nádoby, výměníky tepla
Spotřebitel	Sportovn zboží, pouzdra hodinek, těla mobilních telefonů
3D tisk	Součásti leteckého a zdravotnického průmyslu

Některé specifické aplikace produktů zahrnují:

• Kostní destičky, implantáty pro náhradu kloubů
• Letadlové a vrtulníkové konstrukční části
• Automobilové motorové ventily a ojnice
• Chemické zařízení, např. potrubí, čerpadla, ventily
• Sportovní potřeby, včetně golfových holí a rámů jízdních kol
• Aditivní výroba lehkých konstrukcí

Ti6Al4V poskytuje nejlepší poměr pevnosti k hmotnosti a biokompatibilitu pro kritické strukturální díly v těchto náročných odvětvích.

Specifikace prášku Ti6Al4V

Hlavní specifikace a standardy prášku Ti6Al4V:

Normy pro Ti6Al4V prášek

Standard	Popis
ASTM F2924	Aditivní výroba Ti6Al4V slitiny
ASTM F3001	Specifikace pro práškové slitiny Ti pro atomizaci plynem pro AM
AMS 4954	Omezení složení prášku Ti-6Al-4V pro aditivní výrobu
ASTM B348	Specifikace prášků z titanu a jeho slitin
ASTM F1472	Kovaná slitina Ti6Al4V pro chirurgické implantáty

Ty definují:

• Rozsahy chemického složení
• Požadované mechanické vlastnosti
• Metoda výroby prášku – Atomizace inertního plynu
• Limity nečistot jako O, N, C, Fe
• Distribuce velikosti částic a morfologie
• Testovací metody k ověření kvality prášku

Certifikovaný prášek Ti6Al4V splňující tyto specifikace zajišťuje optimální vlastnosti a výkon pro různé aplikace v různých průmyslových odvětvích.

Velikosti částic prášku Ti6Al4V

Distribuce velikosti částic prášku Ti6Al4V

Velikost částic	Charakteristiky
15–45 mikronů	Obecný rozsah velikosti
45-100 mikronů	Speciálně upraveno pro studené stříkání
5–25 mikrometrů	Jemnější velikosti používané v laserových procesech AM

• Jemnější prášek poskytuje vyšší rozlišení a povrchovou úpravu
• Hrubší prášek je vhodný pro metody s vysokou rychlostí nanášení, jako je za studena
• Rozsah velikostí přizpůsobený podle výrobní metody
• Kulovitá morfologie zachovaná v celém rozsahu velikostí

Ovládání distribuce velikosti částic a morfologie je kritické pro vysokou objemovou hustotu prášku, tekutost a vlastnosti konečné součásti.

Zdánlivá hustota práškové slitiny Ti6Al4V

Zdánlivá hustota práškové slitiny Ti6Al4V

Zdánlivá hustota	Podrobnosti
Až 60 % skutečné hustoty	Pro morfologii sférického prášku
2,6 – 3,0 g/cm3	Zlepšuje se s větší hustotou balení

• Vyšší zdánlivá hustota zlepšuje tok prášku a účinnost plnění matrice
• Hodnoty až 65% jsou možné s optimalizovaným sférickým práškem
• Vysoká zdánlivá hustota minimalizuje čas cyklu lisování.

Maximalizace zdánlivé hustoty umožňuje účinné automatizované lisování prášku a slinování do plné hustoty.

Metoda výroby prášku Ti6al4V

Výroba prášku Ti6Al4V

Metoda	Podrobnosti
Plynulá atomizace	Vysoce stlačený inertní plyn rozdělí proud roztavené slitiny na malé kapky
Vakuové obloukové tavení	Vysoce čisté vstupní materiály rafinovány a roztaveny ve vakuu
Vícenásobné přetavení	Zlepšuje chemickou homogenitu
Sejmutí	Třídí prášek do různých zrnitostních tříd

• Atomizace plynu s inertním plynem produkuje čistý sférický prášek
• Vakuové zpracování minimalizuje plynové nečistoty
• Několik znovupřetavení zlepšuje jednotnost složení
• Postprocessing umožňuje řízení distribuce velikosti částic

Automatizované metody v kombinaci se striktní kontrolou kvality vedou ke spolehlivému a konzistentnímu prášku Ti6Al4V, vhodnému pro kritické aplikace.

Cenová nabídka prášku Ti6Al4V

Cenová nabídka prášku Ti6Al4V

Faktor	Vliv na cenu
Stupeň čistoty	Zvýšení cen pro vyšší stupeň čistoty
Velikost částic	Extrémně jemný prášek je dražší
Množství objednávky	Cena se snižuje pro hromadné objednávky
Způsob výroby	Používání vícenásobného přetavování zvyšuje náklady
Balení	Plyny argonem v nádobách stojí více
Doba realizace	Za rychlejší dopravu si připlatíte

Orientační ceny

• Ti6Al4V pro lékařské aplikace: 150–250 USD za kg
• Ti6Al4V pro průmyslové aplikace: 100-150 USD za kg

Při objednávkách větších množství v řádech tun výrazně nižší cena.

Dodavatelé prášku Ti6Al4V

Dodavatelé prášku Ti6Al4V

Společnost	Umístění
AP&C	Spojené státy americké, Kanada
Carpenter Additive	USA
Met3DP	Čína
TLS Technologie	Německo
Sandvik Osprey	Spojené království
Tekna	Kanada

Klíčové faktory výběru:

• Široký rozsah stupňů čistoty a nabízené velikosti částic
• Kvalita a konzistence prášku šarží
• Produktivní kapacita a dodací lhuty
• Dodržování lékařských a leteckých norem
• Cenová hladina založená na objemu objednávky
• Technická odbornost a podpora zákazníků

Manipulace a skladování prášku z titanu Ti6Al4V

Manipulace s práškem Ti6Al4V

Doporučení	Důvod
Vyvarujte se vdechování	Kvůli riziku poškození plicní tkáně jemnými částicemi
Noste ochrannou masku	Zabránění náhodnému požití
Používejte ve větraných prostorách	Minimalizujte suspenzi prachových částic ve vzduchu
Zajistěte, aby nebyly přítomny žádné zdroje vznícení	Prášková barva může hořet v prostředí s obsahem kyslíku.
Postupujte podle antistatických protokolů	Prevence požáru ze statického výboje při manipulaci s
Uchovávejte uzavřené nádoby v chladném, suchém místě	Zabraňte zadržování vlhkosti a reaktivity

Ačkoli je prášek Ti6Al4V relativně inertní, při manipulaci a skladování je třeba dodržovat doporučená preventivní opatření pro zachování čistoty.

Inspekce a testování prášku Ti6al4V

Testování prášku Ti6Al4V

Test	Podrobnosti
Chemická analýza	Spektroskopie s indukčně vázaným plazmatem používaná k ověřování složení
Distribuce velikosti částic	Difrakce laseru se používá k určení rozložení velikosti
Zdánlivá hustota	Měřeno pomocí Hallova průtokoměru dle normy ASTM B212
Morfologie prášku	SEM snímání pro kontrolu kulovitosti částic
Analýza průtoku	Použití trychtýře průtokoměru Hall
Test hustoty klepnutí	Hustota naměřená po mechanickém poklepání na vzorek prášku

Testováním se zajistí, že prášek splňuje požadavky na chemické složení, fyzikální vlastnosti, morfologii, hustotu a průtokové parametry podle platných norem.

TI6AL4V práškové výhody a nevýhody

Výhody prášku Ti6Al4V

• Výborný poměr pevnosti a hmotnosti
• Vysoká únavová pevnost a houževnatost při lomu
• Vynikající odolnost proti korozi
• Dobrá tvárnost a tvářecí schopnost
• Vysoká biokompatibilita pro lékařské použití
• V porovnání s jinými slitinami titanu, je cenově výhodné

Omezení prášku Ti6Al4V

• Mírná odolnost vůči oxidaci za vysokých teplot
• Nižší pevnost než některé titanové slitiny
• Vysoká reaktivita vyžaduje inertní zpracovací atmosféru
• Obtížně se obrábí ve zcela spékaném stavu
• Omezení při svařování slitiny
• Toxický vliv prvku vanad

Porovnání s práškovými slitinami Ti64 a třídy 2 Ti

Ti6Al4V vs. prášek Ti64 a 2. třídy

Parametr	Ti6Al4V	Ti64	Stupeň 2
Hliník	6%	6%	–
Vanadium	4%	4%	–
Síla	950–1050 MPa	950–1050 MPa	420-550 MPa
Tažnost	10-18%	10-18%	15-30%
Cena	Střední	Střední	Nízký
Použití	Letectví, medicína	Letectví, automobilový průmysl	Průmyslový, spotřebitelský

• Ti6Al4V a Ti64 mají téměř totožné vlastnosti
• Stupeň 2 Ti poskytuje lepší tažnost, ale nižší pevnost
• Ti6Al4V je preferovaný pro kritické konstrukční díly, které vyžadují vysokou pevnost

Nejčastější dotazy k prášku Ti6Al4V

Otázka: Jaké jsou hlavní aplikace prášku Ti6Al4V?

Mezi hlavní aplikace patří letecké konstrukční součásti, biomedicínské implantáty, jako jsou kyčelní a kolenní klouby, automobilové díly, jako jsou ventily a ojnice, zařízení pro chemické procesy a spotřební výrobky, jako je sportovní vybavení a pouzdra hodinek.

Q: Proč je Ti6Al4V nejoblíbenější titanová slitina?

A: Slitina Ti6Al4V má nejlepší vyváženou kombinaci vysoké pevnosti, nízké hustoty, houževnatosti, korozivzdornosti, biokompatibilitu, svařitelnost a přijatelné náklady.

Otázka: Jaká bezpečnostní opatření je třeba dodržovat při práci s práškem Ti6AL4V?

A: Doporučená preventivní opatření zahrnují používání ochranných pomůcek, manipulaci v inertní atmosféře, vyhýbání se zdrojům vznícení, kontrolu statických nábojů, používání nejiskřících nástrojů a skladování uzavřených nádob na chladném a suchém místě.

Q: Jak vanad ovlivňuje vlastnosti titanové slitiny Ti6Al4V?

A: Vanad je beta stabilizátor, který zlepšuje zpracovatelnost. Přispívá také k precipitačnímu kalení, které dodává slitině pevnost a odolnost proti tečení při vysoké teplotě.