Polvere di lega di titanio refrattario PREP

Panoramica della polvere di lega di titanio refrattaria PREP

La lega PREP (Plasma Rotating Electrode Process) è una polvere di lega di titanio refrattaria ad alte prestazioni progettata per la produzione additiva di componenti che richiedono eccellenti proprietà meccaniche a temperature estreme.

Questo articolo fornisce una guida completa alla polvere di lega di titanio PREP che copre la composizione, le proprietà, i parametri di stampa, le applicazioni, le specifiche, i fornitori, la manipolazione, l'ispezione, i confronti, i pro e i contro e le domande frequenti. Le informazioni quantitative sono presentate in tabelle di facile consultazione.

Composizione della polvere di lega di titanio PREP

La lega PREP ha una composizione complessa che contiene vari elementi soluti:

Elemento	% Peso	Scopo
Titanio	Equilibrio	Elemento della matrice principale
Alluminio	5 – 7	Rinforzatore di soluzioni solide
Stagno	1 – 3	Rinforzatore di soluzioni solide
Zirconio	0.5 – 2	Controllo della struttura dei grani
Molibdeno	1 – 3	Rinforzatore di soluzioni solide
Silicio	0.5 – 1.5	Resistenza all'ossidazione
Niobio	1 – 3	Formatore in carburo
Tantalio	1 – 3	Formatore in carburo

Vengono inoltre aggiunte tracce di boro e carbonio per rafforzare i confini dei grani.

Proprietà della polvere di lega di titanio PREP

La lega PREP presenta un'eccezionale combinazione di proprietà:

Proprietà	Descrizione
elevata resistenza	Eccellente resistenza alla trazione e allo scorrimento fino a 700¡"C
Resistenza alla fatica	Elevata durata a fatica a temperature elevate
Tenacità alla frattura	Fino a 100 MPa-©|m
Resistenza all'ossidazione	Forma una scaglia di ossido protettivo
Stabilità termica	Stabilità microstrutturale dopo esposizioni prolungate
Tolleranza ai danni	Resistente alla formazione di crepe
biocompatibilità	Non tossico e anallergico

Le proprietà consentono di ottenere componenti leggeri per applicazioni complesse.

Parametri di stampa AM per polvere di lega di titanio PREP

I parametri tipici del processo AM includono:

Parametro	Valore tipico	Scopo
Altezza dello strato	30-50 Ã×m	Risoluzione rispetto alla velocità di costruzione
Potenza laser	150-500 W	Sufficiente fusione senza evaporazione
Velocità di scansione	750-1500 mm/s	Densità in funzione della velocità di produzione
Distanza tra i boccaporti	80-120 Ã×m	Proprietà meccaniche
Pressatura isostatica a caldo	900¡"C, 100 MPa, 3 ore	Eliminare i vuoti interni

Parametri ottimizzati per densità, microstruttura, velocità di produzione e requisiti di post-lavorazione.

Applicazioni delle parti in titanio PREP stampate in 3D

I componenti in lega PREP servono per applicazioni critiche, tra cui:

Industria	Componenti
Aerospaziale	Pale di turbina, parti di compressori, supporti
Automotive	Bielle, valvole, ruote del turbocompressore
Medico	Impianti ortopedici, strumenti chirurgici
Chimico	Pompe, valvole, recipienti di reazione
Generazione energetica	Componenti del percorso del gas caldo

I vantaggi rispetto agli equivalenti battuti includono geometrie complesse e sviluppo accelerato.

Specifiche di PREP Titanio in polvere per AM

La polvere di lega PREP deve soddisfare specifiche rigorose:

Parametro	Specificazione
Intervallo dimensionale delle particelle	15-45 Ã×m tipico
Forma delle particelle	Morfologia sferica
Densità apparente	>2,5 g/cc
Densità del materiale compattato	>4,5 g/cc
Portata del corridoio	>35 sec per 50 g
Purezza	>99,95%
Contenuto di ossigeno	<1000 ppm

Sono disponibili distribuzioni dimensionali personalizzate e livelli di ossigeno controllati.

Fornitori di polvere di lega di titanio PREP

La polvere di lega PREP è fornita da:

Fornitore	Ubicazione
Praxair	USA
AP&C	Canada
Tekna	Canada
Metalysis	GB
Tecnologia LPW	GB
EOS	Germania

I prezzi variano da $250/kg a $450/kg in base alla qualità, alla distribuzione delle dimensioni e al volume degli ordini.

Manipolazione e conservazione della polvere di titanio PREP

Essendo un materiale reattivo, è essenziale un'attenta manipolazione della polvere di lega PREP:

• Conservare i contenitori sigillati sotto gas inerte come l'argon.
• Evitare l'esposizione all'aria e all'umidità durante la manipolazione
• Utilizzare apparecchiature con adeguata messa a terra
• Evitare l'accumulo di polvere per ridurre al minimo il rischio di esplosione.
• Si raccomanda la ventilazione di scarico locale
• Indossare DPI adeguati ed evitare l'inalazione

Tecniche e controlli adeguati impediscono l'ossidazione della polvere.

Ispezione e test della polvere di titanio PREP

I lotti di polvere di lega PREP vengono convalidati utilizzando:

Metodo	Parametri testati
Analisi granulometrica	Distribuzione granulometrica
Immagini SEM	Morfologia delle particelle
EDX	Chimica/composizione
XRD	Fasi presenti
Picnometria	Densità
Portata del corridoio	Scorrimento della polvere

I test secondo gli standard ASTM garantiscono la coerenza tra i lotti.

Confronto tra la lega PREP e le polveri di titanio alternative

La lega PREP si confronta con altri materiali in titanio come:

Lega	Forza	Resistenza all'ossidazione	Costi	Stampabilità
PREP	Eccellente	Eccellente	Elevato	Bene
Ti64	Bene	Bene	Intermedio	Fiera
Ti6242	Eccellente	Bene	Elevato	Fiera
CP-Ti	Scarso	Eccellente	Scarso	Eccellente

Il PREP offre le migliori proprietà a tutto tondo, ma a un costo più elevato rispetto alle leghe di base come il Ti64.

Pro e contro della polvere di titanio PREP per AM

* Alta densità: maggiore capacità di archiviazione in un fattore di forma più piccolo * Bassa latenza: tempi di accesso più rapidi rispetto ai dischi rigidi tradizionali * Elevata larghezza di banda: velocità di trasferimento dati più elevate * Maggiore affidabilità: meno parti mobili rispetto ai dischi rigidi tradizionali, riducendo il rischio di guasti * Maggiore efficienza energetica: consumo energetico inferiore rispetto ai dischi rigidi tradizionali * Silenzioso: nessun rumore di ricerca o rotazione	Contro
Eccezionale resistenza alle alte temperature	Costoso rispetto a Ti64 e CP-Ti
Eccellente resistenza alla fatica termomeccanica	Densità più elevata rispetto ad altre leghe di titanio
Geometrie complesse realizzabili	Manipolazione in atmosfera controllata obbligatoria
Anisotropia inferiore rispetto a Ti64 e CP-Ti	Elaborazione molto sensibile alla tecnica
Abbinamento delle proprietà alle forme battute PREP	Fornitori limitati e varianti di lega

PREP consente una produzione additiva dalle prestazioni eccezionali, ma richiede un controllo molto rigoroso delle condizioni di processo.

Domande frequenti sulla polvere di lega di titanio PREP

D: A cosa serve la lega di titanio PREP nell'AM?

R: La lega PREP viene utilizzata per stampare in 3D componenti aerospaziali e automobilistici leggeri che necessitano di proprietà meccaniche estremamente elevate a temperature fino a 700¡"C.

D: Quale dimensione delle particelle è consigliata per la stampa della lega di titanio PREP?

R: Una gamma di dimensioni della polvere di 15-45 micron offre un buon equilibrio tra fluidità, alta risoluzione e parti stampate dense.

D: Il titanio PREP richiede una pressatura isostatica a caldo dopo l'AM?

R: L'HIP è consigliato per eliminare i vuoti interni, massimizzare la resistenza alla fatica e raggiungere la massima densità. Potrebbe non essere obbligatorio per applicazioni non critiche.

D: Quale materiale ha le proprietà più simili alla lega di titanio PREP?

R: Il Ti-6Al-4V ha una densità comparabile e una buona resistenza alle alte temperature, ma una minore resistenza all'ossidazione rispetto alle leghe PREP.

D: Quali vantaggi offre la lega PREP rispetto alla Ti-6Al-4V in AM?

R: I vantaggi principali sono una maggiore resistenza alla trazione e alla fatica fino a 700¡"C e una migliore resistenza al creep e alla fatica termomeccanica.

D: Quale precisione si può ottenere con i pezzi stampati in titanio PREP?

R: Dopo la post-elaborazione, i componenti PREP stampati possono raggiungere tolleranze dimensionali e finiture superficiali paragonabili a quelle dei componenti in titanio lavorati a CNC.

D: Quali difetti possono verificarsi durante la stampa della lega di titanio PREP?

R: I potenziali difetti sono cricche, distorsioni, porosità, fusione incompleta e rugosità superficiale. La maggior parte di essi può essere minimizzata attraverso l'ottimizzazione dei parametri.

D: Le strutture di supporto possono essere facilmente rimosse dalle parti AM in titanio PREP?

R: I supporti minimi progettati correttamente sono facilmente rimovibili dopo la stampa grazie alle eccellenti proprietà meccaniche delle leghe PREP.

D: Che tipo di post-lavorazione si esegue in genere sui componenti in titanio PREP?

R: La pressatura isostatica a caldo, il trattamento termico, la lavorazione a flusso abrasivo, la lavorazione CNC e l'elettrolucidatura sono i post-processi comunemente utilizzati.

D: Qual è la differenza principale tra Ti-6Al-4V grado 5 e grado 23?

R: Il grado 5 ha un contenuto di ossigeno più elevato per una migliore fluidità della polvere, mentre il grado 23 ha un contenuto di ossigeno inferiore per una maggiore tenacità alla frattura e resistenza alla fatica.