PREP Πυρίμαχη σκόνη κράματος τιτανίου

Επισκόπηση της PREP πυρίμαχου κράματος τιτανίου σε σκόνη

Το κράμα PREP (Plasma Rotating Electrode Process) είναι μια σκόνη από πυρίμαχο κράμα τιτανίου υψηλής απόδοσης που έχει σχεδιαστεί για την προσθετική κατασκευή εξαρτημάτων που χρειάζονται εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες σε ακραίες θερμοκρασίες.

Αυτό το άρθρο παρέχει έναν ολοκληρωμένο οδηγό για τη σκόνη κράματος τιτανίου PREP που καλύπτει τη σύνθεση, τις ιδιότητες, τις παραμέτρους εκτύπωσης, τις εφαρμογές, τις προδιαγραφές, τους προμηθευτές, το χειρισμό, την επιθεώρηση, τις συγκρίσεις, τα πλεονεκτήματα και τα μειονεκτήματα και τις συχνές ερωτήσεις. Οι ποσοτικές πληροφορίες παρουσιάζονται σε εύκολους πίνακες αναφοράς.

Σύνθεση της σκόνης κράματος τιτανίου PREP

Το κράμα PREP έχει σύνθετη σύνθεση που περιέχει διάφορα διαλυμένα στοιχεία:

Στοιχείο	Ποσοστό βάρους	Σκοπός
Τιτάνιο	Ισορροπία	Στοιχείο κύριου πίνακα
Αλουμίνιο	5 – 7	Ενισχυτικό στερεού διαλύματος
Τενεκεδένιο	1 – 3	Ενισχυτικό στερεού διαλύματος
Ζιρκόνιο	0.5 – 2	Έλεγχος της δομής των κόκκων
Μολυβδαίνιο	1 – 3	Ενισχυτικό στερεού διαλύματος
Πυρίτιο	0.5 – 1.5	Αντοχή σε οξείδωση
Νιόβιο	1 – 3	Μορφοποιητής καρβιδίου
Ταντάλιο	1 – 3	Μορφοποιητής καρβιδίου

Προστίθενται επίσης ίχνη βορίου και άνθρακα για την ενίσχυση των ορίων των κόκκων.

Ιδιότητες της σκόνης κράματος τιτανίου PREP

Το κράμα PREP παρουσιάζει έναν εξαιρετικό συνδυασμό ιδιοτήτων:

Ακίνητη περιουσία	Περιγραφή
υψηλή αντοχή	Εξαιρετική αντοχή σε εφελκυσμό και ερπυσμό έως 700¡"C
Αντοχή στην κόπωση	Υψηλή διάρκεια ζωής λόγω κόπωσης σε υψηλές θερμοκρασίες
Αντοχή καταγμάτων	Έως 100 MPa-©|m
Αντοχή σε οξείδωση	Σχηματίζει προστατευτική κλίμακα οξειδίου
Θερμική σταθερότητα	Μικροδομική σταθερότητα μετά από παρατεταμένη έκθεση
Ανοχή ζημιών	Ανθεκτικό στην ανάπτυξη ρωγμών
βιοσυμβατότητα	Μη τοξικό και μη αλλεργιογόνο

Οι ιδιότητες επιτρέπουν ελαφριά εξαρτήματα για απαιτητικές εφαρμογές.

Παράμετροι εκτύπωσης AM για σκόνη κράματος τιτανίου PREP

Οι τυπικές παράμετροι της διαδικασίας AM περιλαμβάνουν:

Παράμετρος	Τυπική Αξία	Σκοπός
Ύψος στρώματος	30-50 Ã×m	Ανάλυση σε σχέση με την ταχύτητα κατασκευής
Ισχύς λέιζερ	150-500 W	Επαρκής τήξη χωρίς εξάτμιση
Ταχύτητα σάρωσης	750-1500 mm/s	Πυκνότητα σε σχέση με το ρυθμό παραγωγής
Απόσταση καταπακτής	80-120 Ã×m	Μηχανικές ιδιότητες
Θερμή ισοστατική συμπίεση	900¡"C, 100 MPa, 3 ώρες	Εξάλειψη των εσωτερικών κενών

Παράμετροι βελτιστοποιημένες για την πυκνότητα, τη μικροδομή, το ρυθμό κατασκευής και τις απαιτήσεις μετα-επεξεργασίας.

Εφαρμογές των τρισδιάστατα εκτυπωμένων εξαρτημάτων τιτανίου PREP

Τα εξαρτήματα κράματος PREP εξυπηρετούν κρίσιμες εφαρμογές, όπως:

Βιομηχανία	Στοιχεία
Αεροδιαστημική	Πτερύγια στροβίλων, εξαρτήματα συμπιεστών, βάσεις
Αυτοκινητοβιομηχανία	Ράβδοι σύνδεσης, βαλβίδες, τροχοί υπερσυμπιεστή
Ιατρική	Ορθοπεδικά εμφυτεύματα, χειρουργικά εργαλεία
Χημικό	Αντλίες, βαλβίδες, δοχεία αντίδρασης
Παραγωγή ενέργειας	Εξαρτήματα διαδρομής θερμού αερίου

Τα πλεονεκτήματα σε σχέση με τα σφυρήλατα ισοδύναμα περιλαμβάνουν πολύπλοκες γεωμετρίες και επιταχυνόμενη ανάπτυξη.

Προδιαγραφές της σκόνης τιτανίου PREP για AM

Η σκόνη κράματος PREP πρέπει να πληροί αυστηρές προδιαγραφές:

Παράμετρος	Προδιαγραφές
Εύρος μεγέθους σωματιδίων	15-45 Ã×m τυπικά
Σχήμα σωματιδίων	Σφαιρική μορφολογία
Φαινομενική πυκνότητα	>2,5 g/cc
Πυκνότητα πατήματος	>4,5 g/cc
Ροή αίθουσας	>35 δευτερόλεπτα για 50 g
Αγνότητα	>99.95%
Περιεκτικότητα οξυγόνου	<1000 ppm

Διατίθενται προσαρμοσμένες κατανομές μεγέθους και ελεγχόμενα επίπεδα οξυγόνου.

Προμηθευτές σκόνης κράματος τιτανίου PREP

Η σκόνη κράματος PREP παρέχεται από:

Προμηθευτής	Τοποθεσία
Praxair	ΗΠΑ
AP&C	Καναδάς
Tekna	Καναδάς
Μetalysis	Ηνωμένο Βασίλειο
LPW Technology	Ηνωμένο Βασίλειο
EOS	Γερμανία

Οι τιμές κυμαίνονται από $250/kg έως $450/kg με βάση την ποιότητα, την κατανομή μεγέθους και τον όγκο της παραγγελίας.

Χειρισμός και αποθήκευση της σκόνης τιτανίου PREP

Ως αντιδραστικό υλικό, ο προσεκτικός χειρισμός της σκόνης κράματος PREP είναι απαραίτητος:

• Αποθηκεύστε τα σφραγισμένα δοχεία κάτω από αδρανές αέριο όπως το αργό.
• Αποτρέψτε την έκθεση στον αέρα και την υγρασία κατά το χειρισμό
• Χρησιμοποιήστε σωστά γειωμένο εξοπλισμό
• Αποφύγετε τη συσσώρευση σκόνης για να ελαχιστοποιήσετε τον κίνδυνο έκρηξης
• Συνιστάται τοπικός εξαερισμός
• Φοράτε τα κατάλληλα ΜΑΠ και αποφύγετε την εισπνοή

Οι κατάλληλες τεχνικές και οι έλεγχοι αποτρέπουν την οξείδωση της σκόνης.

Επιθεώρηση και δοκιμή της σκόνης τιτανίου PREP

Οι παρτίδες σκόνης κράματος PREP επικυρώνονται χρησιμοποιώντας:

Μέθοδος	Δοκιμαζόμενες παράμετροι
Κοσκινισμός	Κατανομή μεγέθους σωματιδίων
Εικόνιση SEM	Μορφολογία σωματιδίων
EDX	Χημεία/σύνθεση
XRD	Φάσεις παρούσες
Πυκνομετρία	Πυκνότητα
Ροή αίθουσας	Ρευστότητα της σκόνης

Οι δοκιμές σύμφωνα με τα πρότυπα ASTM διασφαλίζουν τη συνοχή από παρτίδα σε παρτίδα.

Σύγκριση του κράματος PREP με εναλλακτικές σκόνες τιτανίου

Το κράμα PREP συγκρίνεται με άλλα υλικά τιτανίου ως:

Κράμα	Ισχύς	Αντοχή σε οξείδωση	Κόστος	Δυνατότητα εκτύπωσης
ΠΡΟΕΤΟΙΜΑΣΙΑ	Άριστος	Άριστος	Υψηλό	Καλη
Ti64	Καλη	Καλη	Μέσο	Ευλόγως
Ti6242	Άριστος	Καλη	Υψηλό	Ευλόγως
CP-Ti	Χαμηλό	Άριστος	Χαμηλό	Άριστος

Το PREP παρέχει τις καλύτερες ιδιότητες σε όλους τους τομείς, αλλά με υψηλότερο κόστος από τα κράματα-εργαλείο, όπως το Ti64.

Πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα της σκόνης τιτανίου PREP για AM

Πλεονεκτήματα	Μειονεκτήματα
Εξαιρετική αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες	Ακριβό σε σύγκριση με Ti64 και CP-Ti
Εξαιρετική αντοχή στη θερμομηχανική κόπωση	Υψηλότερη πυκνότητα από άλλα κράματα τιτανίου
Πολύπλοκες γεωμετρίες εφικτές	Υποχρεωτικός χειρισμός σε ελεγχόμενη ατμόσφαιρα
Χαμηλότερη ανισοτροπία από το Ti64 και το CP-Ti	Επεξεργασία πολύ ευαίσθητη στην τεχνική
Αντιστοίχιση ιδιοτήτων σε σφυρήλατες μορφές PREP	Περιορισμένοι προμηθευτές και παραλλαγές κραμάτων

Το PREP επιτρέπει την πρόσθετη κατασκευή με εξαιρετικές επιδόσεις, αλλά απαιτεί πολύ αυστηρό έλεγχο των συνθηκών της διαδικασίας.

Συχνές ερωτήσεις σχετικά με τη σκόνη κράματος τιτανίου PREP

Ε: Για ποιο λόγο χρησιμοποιείται το κράμα τιτανίου PREP στην ΑΜ;

Α: Το κράμα PREP χρησιμοποιείται για την τρισδιάστατη εκτύπωση ελαφρών αεροδιαστημικών και αυτοκινητοβιομηχανικών εξαρτημάτων που χρειάζονται εξαιρετικά υψηλές μηχανικές ιδιότητες σε θερμοκρασίες έως και 700¡"C.

Ε: Τι μέγεθος σωματιδίων συνιστάται για την εκτύπωση κράματος τιτανίου PREP;

A: Ένα εύρος μεγέθους σκόνης 15-45 μικρά παρέχει μια καλή ισορροπία μεταξύ ρευστότητας, υψηλής ανάλυσης και πυκνών εκτυπωμένων τμημάτων.

Ε: Απαιτείται θερμή ισοστατική συμπίεση του τιτανίου PREP μετά την ΑΜ;

Α: Η HIP συνιστάται για την εξάλειψη των εσωτερικών κενών, τη μεγιστοποίηση της αντοχής στην κόπωση και την επίτευξη πλήρους πυκνότητας. Μπορεί να μην είναι υποχρεωτική για μη κρίσιμες εφαρμογές.

Ε: Ποιο υλικό έχει ιδιότητες που πλησιάζουν περισσότερο στο κράμα τιτανίου PREP;

Α: Το Ti-6Al-4V έχει συγκρίσιμη πυκνότητα και καλή αντοχή σε υψηλές θερμοκρασίες, αλλά χαμηλότερη αντοχή στην οξείδωση σε σύγκριση με τα κράματα PREP.

Ε: Ποια πλεονεκτήματα προσφέρει το κράμα PREP έναντι του Ti-6Al-4V στην ΑΜ;

Α: Τα βασικά πλεονεκτήματα είναι η υψηλότερη αντοχή σε εφελκυσμό και κόπωση έως 700¡"C μαζί με σημαντικά καλύτερη αντοχή σε ερπυσμό και θερμομηχανική κόπωση.

Ε: Ποια ακρίβεια μπορεί να επιτευχθεί με τα εκτυπωμένα εξαρτήματα τιτανίου PREP;

Α: Μετά τη μετεπεξεργασία, τα εκτυπωμένα εξαρτήματα PREP μπορούν να επιτύχουν ανοχές διαστάσεων και επιφανειακό φινίρισμα συγκρίσιμα με τα εξαρτήματα τιτανίου που έχουν υποστεί μηχανική κατεργασία CNC.

Ε: Ποια ελαττώματα μπορεί να εμφανιστούν κατά την εκτύπωση του κράματος τιτανίου PREP;

Α: Πιθανά ελαττώματα είναι η ρηγμάτωση, η παραμόρφωση, το πορώδες, η ατελής σύντηξη και η επιφανειακή τραχύτητα. Τα περισσότερα μπορούν να ελαχιστοποιηθούν μέσω βελτιστοποιημένων παραμέτρων.

Ε: Μπορούν οι δομές στήριξης να αφαιρεθούν εύκολα από τα εξαρτήματα AM τιτανίου PREP;

Α: Τα κατάλληλα σχεδιασμένα ελάχιστα στηρίγματα αποσπώνται εύκολα μετά την εκτύπωση λόγω των εξαιρετικών μηχανικών ιδιοτήτων των κραμάτων PREP.

Ερ: Τι είδους μετεπεξεργασία γίνεται συνήθως στα εξαρτήματα τιτανίου PREP;

Α: Η θερμή ισοστατική συμπίεση, η θερμική επεξεργασία, η λειαντική κατεργασία ροής, η κατεργασία CNC και η ηλεκτρολυτική στίλβωση είναι συνήθως χρησιμοποιούμενες μεταγενέστερες επεξεργασίες.

Ε: Ποια είναι η βασική διαφορά μεταξύ του Ti-6Al-4V Grade 5 και του Grade 23;

Α: Η βαθμίδα 5 έχει υψηλότερη περιεκτικότητα σε οξυγόνο για καλύτερη ρευστότητα της σκόνης, ενώ η βαθμίδα 23 έχει χαμηλότερο οξυγόνο για ανώτερη αντοχή σε θραύση και κόπωση.