Poudre de TiAl3

La poudre de TiAl3 est un composé intermétallique composé de titane et d'aluminium. Il est léger, résistant à l'oxydation et peut supporter des températures élevées. Cela le rend utilisable dans l'aérospatiale, l'automobile, l'énergie et d'autres applications hautes performances.

Quelques propriétés et caractéristiques clés de la poudre TiAl3 :

Propriétés et caractéristiques de la poudre TiAl3

Formule chimique	TiAl3
Densité	3,4 g/cm3
Point de fusion	1395 années5«C
Module de Young	170 GPa
Coefficient de dilatation thermique	11 x 10-6 K-1
Conductivité thermique	29 W/m-K
Résistivité électrique	125 cm x 10 cm
Résistance à l'oxydation	Excellent jusqu’à 1 000 ¡«C

La poudre TiAl3 peut être produite par diverses méthodes, notamment l'atomisation au gaz, le procédé d'électrode rotative au plasma (PREP) et l'alliage mécanique. La taille, la morphologie, la composition, la microstructure et d'autres propriétés de la poudre dépendent de la méthode de production.

La teneur en titane est généralement comprise entre 55 et 65 % en poids et l'aluminium constitue le reste. De petites quantités de chrome, de niobium, de carbone ou d'oxygène peuvent être présentes jusqu'à un maximum de 1 %. Le rapport Ti:Al peut être ajusté pour optimiser les propriétés.

Propriétés de la poudre TiAl3

Propriété immobilière	Valeur
Densité	3,7-4,0 g/cm³
Point de fusion	1350 av. J.-C.
Conductivité thermique	~20 W/m-K
Résistivité électrique	125-185 × 30 cm
Module de Young	160-180 GPa
Coefficient de Poisson	0.25-0.35
Coefficient de dilatation thermique	11-13 x 10<sup>-6</sup>?/¡«C

Les principales propriétés comprennent une faible densité par rapport aux alliages de titane, un point de fusion élevé, une conductivité thermique moyenne et la rétention de la résistance et de la rigidité à des températures élevées.

Caractéristiques de la poudre de TiAl3

Attribut	Détails
Forme des particules	Principalement sphérique
Granulométrie	10 – 150 Ãœm
Capacité d'écoulement	Bien
Densité apparente	~2,5 g/cm3
Densité de tassement	~3.5 g/cm3
Surface	0,1-0,3 m2/g
Pureté	>99,5 %

La poudre TiAl3 présente une morphologie sphérique à surface lisse, une bonne fluidité et de bonnes caractéristiques de tassement. Elle a une faible teneur en oxygène et en azote pour éviter la fragilisation.

Applications de la poudre de TiAl3

Parmi les principales applications exploitant les propriétés du TiAl3, citons:

Applications de la poudre TiAl3 dans la fabrication additive

• La poudre TiAl3 est utilisé dans les processus de fusion sur lit de poudre comme la fusion sélective par laser (SLM) et la fusion par faisceau d'électrons (EBM) pour fabriquer des composants complexes en aluminure de titane pour l'aérospatiale et l'automobile.
• Sa réactivité est plus faible et l'impression est plus facile par rapport au Ti6Al4V dans le lit d'impression AM. Les pièces en TiAl3 ont une microstructure fine et des propriétés mécaniques comparables aux alliages moulés et forgés.
• La fabrication additive avec TiAl3 permet des conceptions plus légères, un nombre de pièces réduit et la consolidation d'assemblages pour les aubes de turbines, les roues de turbocompresseurs, les composants d'échappement, etc.

Applications du TiAl3 en poudre dans la pulvérisation thermique

• Les revêtements par projection thermique de poudre TiAl3 offrent une résistance à l'oxydation et à la corrosion à haute température sur les aubes de turbine, les aubages, les chambres de combustion, etc.
• Il offre une meilleure capacité en température que les alliages de nickel et les revêtements en titane. Les revêtements en TiAl3 peuvent fonctionner à 700-900 °C.
• Les revêtements sont appliqués par projection plasma, procédé d'oxycombustible à grande vitesse (HVOF) ou projection à chaud. L'épaisseur type du revêtement varie de 150 à 500 microns.

Applications de la poudre TiAl3 dans le revêtement par laser

• La poudre TiAl3 peut être plaquée laser sur des substrats en alliage de titane ou de nickel pour former une couche protectrice d'alliage de surface.
• La couche plaquée améliore la résistance à haute température, la résistance à l'oxydation et la résistance à l'usure.
• Le placage laser est utilisé sur des composants de turbines aéronautiques et terrestres exposés à des conditions de corrosion à chaud.

Spécifications de la poudre TiAl3

La poudre TiAl3 est disponible dans plusieurs qualités standard qui sont conformes aux spécifications telles que :

Compositions de poudre TiAl3

Qualité	Ti en %	Al wt%	Autre
Ti-45Al-3Nb	45%	Équilibre	3 % Nb
Ti-55Al	55%	Équilibre	–
Ti-62Al	62%	Équilibre	–

Les compositions courantes sont basées sur le contenu en titane, tel que Ti-45Al, Ti-55Al ou Ti-62Al, représentant le pourcentage de titane en poids. De faibles quantités de chrome ou de niobium peuvent être présentes.

Distribution granulométrique des particules de poudre de TiAl3

Granulométrie	Distribution
-150 +45 ×m	5 % maximum
-45 +22 ×m	40-60%
-22 Ã×m	Équilibre

Les répartitions granulométriques typiques pour les procédés de fabrication additive sont centrées autour de 22-45 Ã×m avec de fines particules minimales inférieures à 22 Ã×m. Les tailles plus importantes jusqu'à 150 Ã×m sont utilisées pour le projection thermique.

Normes pour les poudres TiAl3

• ASTM B821 – Norme pour la préparation de poudres et de pastilles en alliage réfractaire par des techniques plasma
• AMS 4982 – Consommables en poudre, Aluminures de titane, Atomisés au plasma
• AMS 7008 - Poudre d'alliage de titane aluminure pour revêtements par projection thermique.

La fabrication, l'échantillonnage, les tests et l'acceptation de la poudre suivent les normes industrielles pour les alliages réfractaires et les aluminures de titane.

La poudre TiAl3 présente quelques avantages et inconvénients comparée aux autres poudres couramment utilisées :

Comparaison de la poudre de TiAl3 avec d’autres poudres

Paramètre	TiAl3	Ti6Al4V	AlSi10Mg
Densité	Inférieur	Plus haut	Inférieur
Résistance à haute température	Plus haut	Inférieur	Bien plus bas
Résistance à l'oxydation	Excellent	Modéré	Laissé à l'abandon
Conductivité thermique	Plus haut	Inférieur	Plus haut
Coût	Plus haut	Inférieur	Inférieur
Fabriquabilité	Plus difficile	Plus facile	Plus facile
APPLICATIONS	Aérospatiale, automobile	Aérospatiale, biomédicale	Automobile, général

• Le TiAl3 possède une résistance plus élevée que les alliages de titane tels que le Ti6Al4V à des températures supérieures à 600 ¡« C
• Elle offre une meilleure résistance à l'oxydation comparativement aux alliages de titane et d'aluminium
• Plus chère que les alliages de titan à cause de sa teneur élevée en aluminium
• Pas aussi facile à usiner ou à former que les alliages de titane à température ambiante
• Idéal pour les applications structurelles à haute température

En déterminant là où le TiAl3 surpasse ou est en dessous d'autres systèmes d'alliages, on peut identifier les applications idéales pour tirer parti de ses avantages.

Fournisseurs de poudre TiAl3

La poudre TiAl3 est disponible dans le commerce auprès de nombreux fournisseurs dans le monde. Certains des principaux fabricants sont :

Fabricants de poudre TiAl3

Entreprise	Classes de produits	Lieu
AMETEK	TiAl3-100A, TiAl3-500	États-Unis
AP&C	TiAl3-230, TiAl3-360	Canada
Sandvik	Poudre TiAl3 Osprey	La Suède
TLS Technik	TiAl3-100A	Allemagne
Praxair	TiAl3-100A	États-Unis

Tarif poudre TiAl3

Qualité	Granulométrie	Gamme de prix
TiAl3-100A	15 à 45 ãm	450 $-550 $/kg
TiAl3-230	45-180 µm	350-450 $/kg
TiAl3-500	10-45 ×m	500 $ à 600 $/kg

Les prix dépendent du volume d’achat, des degrés de pureté, de la distribution granulométrique et de la morphologie. Des compositions d’alliages sur mesure sont également possibles, mais elles sont plus onéreuses.

FAQ

Q : Quelles sont les méthodes qui peuvent être utilisées pour produire de la poudre de TiAl3 ?

R : Les méthodes de production principales sont l'atomisation par gaz, le procédé par électrode rotative à plasma et l'alliage mécanique. Chaque méthode donne lieu à des caractéristiques de poudre différentes adaptées à des applications différentes.

Q : Le TiAl3 est-il compatible avec les alliages de titane ?

R : TiAl3 a une solubilité solide très limitée dans les alliages de titane comme le Ti6Al4V. Il n’est pas recommandé de mélanger de la poudre de TiAl3 avec des poudres d’alliage de titane en raison de la formation de phases intermétalliques fragiles.

Q : Quels éléments d'alliage peuvent être ajoutés au TiAl3 ?

R : Des éléments comme Nb, Cr, Ni et Cu ont été alliés à TiAl3 pour modifier la microstructure et les propriétés mécaniques. Cependant, un alliage excessif peut avoir un impact négatif sur la résistance à l'oxydation.

Q : Quelle est la différence entre les poudres PREP et TiAl3 atomisée au gaz ?

A : La poudre PREP présente de fines particules sphériques idéales pour la fabrication additive, alors que la poudre atomisée en phase gazeuse présente des particules légèrement plus grossières et plus rentables, indiquées pour le pressage et le frittage.

Q : Quelles précautions doivent être prises lors de la manipulation de la poudre TiAl3 ?

A: La poudre de TiAl3 est inflammable et sujette à l'oxydation. Un équipement de protection individuelle adéquat doit être porté et la manipulation doit avoir lieu sous atmosphère inerte pour éviter la contamination. L'exposition à l'humidité et à l'oxygène dégrade la qualité de la poudre.

Conclusion

En résumé, le TiAl3 est un matériau intermétallique haute température important disponible sous forme de poudre pour diverses applications. Ses propriétés telles que sa faible densité, sa résistance et sa résistance à l'oxydation à des températures élevées le rendent idéal pour les industries aérospatiale, automobile et énergétique. Une manipulation, un stockage et des essais appropriés de la poudre sont essentiels pour obtenir les propriétés finales des pièces. Le TiAl3 offre des avantages par rapport aux alliages de titane classiques pour les utilisations structurelles à haute température, malgré certaines limitations en termes d'usinabilité et de ductilité à température ambiante. Les recherches en cours visent à améliorer encore le matériau par des ajouts d'alliages et des techniques de traitement innovantes.