PREP Feuerfestes Titanlegierungspulver

Überblick über PREP-Pulver aus feuerfester Titanlegierung

Die PREP-Legierung (Plasma Rotating Electrode Process) ist ein hochleistungsfähiges Pulver aus einer feuerfesten Titanlegierung, das für die additive Fertigung von Bauteilen entwickelt wurde, die hervorragende mechanische Eigenschaften bei extremen Temperaturen erfordern.

Dieser Artikel bietet einen umfassenden Leitfaden zu PREP-Titanlegierungspulver, der die Zusammensetzung, Eigenschaften, Druckparameter, Anwendungen, Spezifikationen, Lieferanten, Handhabung, Inspektion, Vergleiche, Vor- und Nachteile sowie häufig gestellte Fragen behandelt. Die quantitativen Informationen werden in einfach zu referenzierenden Tabellen dargestellt.

Zusammensetzung des PREP-Titanlegierungspulvers

Die PREP-Legierung hat eine komplexe Zusammensetzung mit verschiedenen gelösten Elementen:

Element	Gew.-%	Zweck
Titan	Balanse	Element der Hauptmatrix
Aluminium	5 – 7	Mischkristallverfestiger
Zinn	1 – 3	Mischkristallverfestiger
Zirkonium	0.5 – 2	Kontrolle der Kornstruktur
Molybdän	1 – 3	Mischkristallverfestiger
Silizium	0.5 – 1.5	Oxidationsbeständigkeit
Niob	1 – 3	Hartmetall-Former
Tantal	1 – 3	Hartmetall-Former

Zur Verstärkung der Korngrenzen werden auch Spuren von Bor und Kohlenstoff zugesetzt.

Eigenschaften des PREP-Titanlegierungspulvers

Die PREP-Legierung weist eine außergewöhnliche Kombination von Eigenschaften auf:

Immobilie	Beschreibung
hohe Festigkeit	Ausgezeichnete Zug- und Kriechfestigkeit bis zu 700¡"C
Ermüdungsfestigkeit	Hohe Ermüdungsfestigkeit bei erhöhten Temperaturen
Bruchzähigkeit	Bis zu 100 MPa-©|m
Oxidationsbeständigkeit	Bildet schützende Oxidhaut
Thermische Stabilität	Mikrostrukturelle Stabilität nach längerer Exposition
Schadenstoleranz	Widerstandsfähig gegen Rissbildung
Biokompatibilität	Ungiftig und antiallergen

Die Eigenschaften ermöglichen leichte Bauteile für anspruchsvolle Anwendungen.

AM-Druckparameter für PREP-Titanlegierungspulver

Typische AM-Prozessparameter sind:

Parameter	Typischer Wert	Zweck
Höhe der Schicht	30-50 Ã×m	Auflösung versus Baugeschwindigkeit
Laserleistung	150-500 W	Ausreichendes Schmelzen ohne Verdunstung
Scan-Geschwindigkeit	750-1500 mm/s	Dichte versus Produktionsrate
Abstand zwischen den Luken	80-120 Ã×m	Mechanische Eigenschaften
Heißisostatisches Pressen	900¡"C, 100 MPa, 3 Stunden	Innere Hohlräume beseitigen

Optimierte Parameter für Dichte, Mikrogefüge, Baurate und Nachbearbeitungsanforderungen.

Anwendungen von 3D-gedruckten PREP-Titanteilen

Komponenten aus PREP-Legierungen werden für kritische Anwendungen eingesetzt, darunter:

Industrie	Komponenten
Luft- und Raumfahrt	Turbinenschaufeln, Verdichterteile, Halterungen
Automotive	Pleuelstangen, Ventile, Turboladerräder
Medizinisch	Orthopädische Implantate, chirurgische Werkzeuge
Chemikalien	Pumpen, Ventile, Reaktionsgefäße
Energieerzeugung	Komponenten des Heißgaswegs

Zu den Vorteilen gegenüber geschmiedeten Pendants gehören komplexe Geometrien und eine beschleunigte Entwicklung.

Spezifikationen für PREP-Titanpulver für AM

PREP-Legierungspulver muss strenge Spezifikationen erfüllen:

Parameter	Spezifikation
Partikelgrößenbereich	15-45 Ã×m typisch
Partikelform	Sphärische Morphologie
Anscheindichte	>2,5 g/cc
Schüttdichte	>4,5 g/cc
Hallenflussmenge	>35 Sekunden für 50 g
Reinheit	>99,95%
Sauerstoffgehalt	<1000 ppm

Kundenspezifische Größenverteilungen und kontrollierte Sauerstoffgehalte möglich.

Lieferanten von PREP-Pulver aus Titanlegierungen

PREP-Legierungspulver wird geliefert von:

Anbieter	Ort
Praxair	Vereinigte Staaten
AP&C	Kanada
Tekna	Kanada
Metalysis	Großbritannien
LPW Technologie	Großbritannien
EOS	Deutschland

Die Preise reichen von $250/kg bis $450/kg, je nach Qualität, Größenverteilung und Auftragsvolumen.

Handhabung und Lagerung von PREP Titanium Powder

Da es sich um ein reaktives Material handelt, ist eine sorgfältige Handhabung von PREP-Legierungspulver unerlässlich:

• Versiegelte Behälter unter Inertgas wie Argon lagern
• Vermeiden Sie die Einwirkung von Luft und Feuchtigkeit bei der Handhabung
• Verwenden Sie ordnungsgemäß geerdete Geräte
• Vermeiden Sie Staubansammlungen, um die Explosionsgefahr zu minimieren.
• Lokale Entlüftung empfohlen
• Geeignete PSA tragen und Einatmen vermeiden

Richtige Techniken und Kontrollen verhindern die Oxidation des Pulvers.

Inspektion und Prüfung von PREP-Titan-Pulver

PREP-Legierungspulverchargen werden validiert:

Methode	Geprüfte Parameter
Siebanalyse	Korngrößenverteilung
SEM-Bildgebung	Morphologie der Partikel
EDX	Chemie/Zusammensetzung
XRD	Vorhandene Phasen
Pyknometrie	Dichte
Hallenflussmenge	Rieselfähigkeit von Puder

Die Prüfung nach ASTM-Normen gewährleistet die Konsistenz von Charge zu Charge.

Vergleich der PREP-Legierung mit alternativen Titanpulvern

Die PREP-Legierung ist im Vergleich zu anderen Titanwerkstoffen wie folgt:

Legierung	Stärke	Oxidationsbeständigkeit	Kosten	Druckbarkeit
PREP	Ausgezeichnet	Ausgezeichnet	High	Gut
Ti64	Gut	Gut	Mittel	Mäßig
Ti6242	Ausgezeichnet	Gut	High	Mäßig
CP-Ti	Niedrig	Ausgezeichnet	Niedrig	Ausgezeichnet

PREP bietet die besten Allround-Eigenschaften, ist aber teurer als Arbeitslegierungen wie Ti64.

Vor- und Nachteile von PREP Titanium Powder for AM

Vorteile	Nachteile
Hervorragende Festigkeit bei hohen Temperaturen	Teuer im Vergleich zu Ti64 und CP-Ti
Ausgezeichnete thermomechanische Ermüdungsfestigkeit	Höhere Dichte als andere Titanlegierungen
Komplexe Geometrien realisierbar	Handhabung in kontrollierter Atmosphäre vorgeschrieben
Geringere Anisotropie als Ti64 und CP-Ti	Verarbeitung sehr technikabhängig
Anpassung der Eigenschaften an PREP-Knetformen	Begrenzte Lieferanten und Legierungsvarianten

PREP ermöglicht eine außergewöhnlich leistungsfähige additive Fertigung, erfordert jedoch eine sehr strenge Kontrolle der Prozessbedingungen.

Häufig gestellte Fragen über PREP Titanlegierungspulver

F: Wofür wird die PREP-Titanlegierung bei AM verwendet?

A: Die PREP-Legierung wird für den 3D-Druck von Leichtbauteilen für die Luft- und Raumfahrt und die Automobilindustrie verwendet, die extrem hohe mechanische Eigenschaften bei Temperaturen bis zu 700¡"C erfordern.

F: Welche Partikelgröße wird für den Druck von PREP-Titanlegierungen empfohlen?

A: Ein Pulvergrößenbereich von 15-45 Mikron bietet eine gute Balance zwischen Fließfähigkeit, hoher Auflösung und dichten gedruckten Teilen.

F: Muss PREP-Titan nach AM heißisostatisch gepresst werden?

A: HIP wird empfohlen, um innere Hohlräume zu beseitigen, die Ermüdungsfestigkeit zu maximieren und die volle Dichte zu erreichen. Für unkritische Anwendungen ist es nicht unbedingt erforderlich.

F: Welches Material hat die ähnlichsten Eigenschaften wie die PREP-Titanlegierung?

A: Ti-6Al-4V hat eine vergleichbare Dichte und eine gute Hochtemperaturfestigkeit, aber eine geringere Oxidationsbeständigkeit als die PREP-Legierungen.

F: Welche Vorteile bietet die PREP-Legierung gegenüber Ti-6Al-4V bei AM?

A: Die wichtigsten Vorteile sind eine höhere Zug- und Dauerfestigkeit bis zu 700¡"C sowie eine deutlich bessere Kriech- und thermomechanische Ermüdungsbeständigkeit.

F: Welche Präzision kann mit gedruckten PREP-Titanteilen erreicht werden?

A: Nach der Nachbearbeitung können gedruckte PREP-Bauteile Maßtoleranzen und Oberflächengüte erreichen, die mit CNC-gefrästen Titanteilen vergleichbar sind.

F: Welche Fehler können beim Bedrucken der PREP-Titanlegierung auftreten?

A: Mögliche Defekte sind Rissbildung, Verformung, Porosität, unvollständige Verschmelzung und Oberflächenrauhigkeit. Die meisten können durch optimierte Parameter minimiert werden.

F: Können Stützstrukturen von PREP Titan AM Teilen leicht entfernt werden?

A: Richtig konstruierte Minimalstützen lassen sich aufgrund der hervorragenden mechanischen Eigenschaften der PREP-Legierungen nach dem Druck leicht ablösen.

F: Welche Art der Nachbearbeitung wird bei PREP-Titanbauteilen üblicherweise durchgeführt?

A: Heißisostatisches Pressen, Wärmebehandlung, abrasive Fließbearbeitung, CNC-Bearbeitung und Elektropolieren sind gängige Nachbearbeitungsverfahren.

F: Was ist der wesentliche Unterschied zwischen Ti-6Al-4V Grade 5 und Grade 23?

A: Sorte 5 hat einen höheren Sauerstoffgehalt für eine bessere Fließfähigkeit des Pulvers, während Sorte 23 einen niedrigeren Sauerstoffgehalt für eine höhere Bruchzähigkeit und Ermüdungsfestigkeit aufweist.