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Polvere TiAl3
La polvere TiAl3 è un composto intermetallico composto da titanio e alluminio. È leggero, resistente all'ossidazione e può sopportare temperature elevate. Questo lo rende adatto all'uso nel settore aerospaziale, automobilistico, energetico e in altre applicazioni ad alte prestazioni. Alcune proprietà e caratteristiche chiave della polvere TiAl3: Proprietà e caratteristiche della polvere TiAl3 Formula chimica TiAl3 Densità 3,4 g/cm3...
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La polvere di TiAl3 è un composto intermetallico formato da titanio e alluminio. È leggera, resistente all'ossidazione e può resistere ad alte temperature. Ciò la rende adatta all'uso in applicazioni aerospaziali, automobilistiche, energetiche e altre ad alte prestazioni.
Alcune proprietà e caratteristiche fondamentali della polvere di TiAl3:
Proprietà e caratteristiche di TiAl3 in polvere
Formula chimica | TiAl3 |
Densità | 3,4 g/cm3 |
Punto di fusione | 1395¡«C |
Modulo di Young | 170 GPa |
Coefficiente di espansione termica | 11 x 10-6 K-1 |
Conduttività termica | 29 W/m-K |
Resistività elettrica | 125 Ã per cm² |
Resistenza all'ossidazione | Eccellente fino a 1000¡«C |
La polvere di TiAl3 può essere prodotta mediante vari metodi inclusi l'atomizzazione del gas, il processo dell'elettrodo rotante al plasma (PREP) e la lega meccanica. La dimensione delle particelle, la morfologia, la composizione, la microstruttura e altre proprietà dipendono dal metodo di produzione.
Il contenuto di titanio è solitamente compreso tra il 55 e il 65% in peso e l'alluminio costituisce il resto. Possono essere presenti piccole quantità di cromo, niobio, carbonio o ossigeno fino a un massimo dell'1%. Il rapporto Ti:Al può essere regolato per ottimizzare le proprietà.
Proprietà della polvere TiAl3
Proprietà | Valore |
---|---|
Densità | 3,7-4,0 g/cm3 |
Punto di fusione | 1350 a.C. |
Conduttività termica | ~20 W/m-K |
Resistività elettrica | 125-185 × 20-cm |
Modulo di Young | 160-180 GPa |
Rapporto di Poisson | 0.25-0.35 |
Coefficiente di espansione termica | 11-13 x 10-6?µC |
Le proprietà chiave comprendono la bassa densità rispetto alle leghe di titanio, l'elevato punto di fusione, la moderata conduttività termica e il mantenimento di resistenza e rigidità alle alte temperature.
Caratteristiche delle polveri di TiAl3
Attributo | Dettagli |
---|---|
Forma delle particelle | Sferico prevalente |
Dimensione particellare | 10 – 150 µm |
Flussibilita | Bene |
Densità apparente | ~2,5 g/cm3 |
Densità del materiale compattato | ~3,5 g/cm3 |
Area superficiale | 0,1-0,3 m2/g |
Purezza | >99,5% |
La polvere di TiAl3 ha morfologia sferica con superficie liscia, buona fluidità e caratteristiche di compattazione. Ha un basso contenuto di ossigeno e azoto per evitare l'indebolimento.
Applicazioni della polvere di TiAl3
Alcune delle più importanti applicazioni che sfruttano le proprietà di TiAl3 includono:
Applicazioni della polvere di TiAl3 nella fabbricazione additiva
- La polvere di TiAl3 viene utilizzata nei processi di fusione del letto di polvere come la fusione laser selettiva (SLM) e la fusione del fascio di elettroni (EBM) per fabbricare componenti complessi in alluminuro di titanio per il settore aerospaziale e automobilistico.
- Ha una reattività inferiore e una maggiore facilità di stampabilità rispetto a Ti6Al4V in polvere per la produzione additiva. I componenti in TiAl3 hanno una microstruttura fine e proprietà meccaniche paragonabili alle leghe forgiate e fuse.
- AM con TiAl3 consente progetti più leggeri, conteggio di parti ridotto e consolidamento di assemblaggi per pale di turbina, ruote turbo, componenti di scarico, ecc.
Applicazioni della polvere di TiAl3 nella spruzzatura termica
- I rivestimenti con spruzzo termico di polvere di TiAl3 forniscono resistenza all'ossidazione e alla corrosione alle alte temperature su pale di turbine, palette, contenitori di combustione, ecc.
- Ha una capacità di temperatura migliore rispetto alle leghe di nichel e ai rivestimenti in titanio. I rivestimenti in TiAl3 possono funzionare a 700-900¡«C.
- I rivestimenti vengono applicati mediante spruzzatura al plasma, ad alta velocità ossi-combustibile (HVOF) o processi di spruzzatura a caldo. Lo spessore tipico del rivestimento è di 150-500 micron.
Applicazioni della polvere di TiAl3 nel rivestimento laser
- La polvere di TiAl3 può essere rivestita tramite laser su substrati in lega di titanio o nichel, in modo da formare uno strato superficiale protettivo in lega.
- Lo strato di rivestimento conferisce una migliore resistenza alle alte temperature, all'ossidazione e all'usura.
- La saldatura laser viene utilizzata su componenti di motori a reazione e turbine terrestri esposti a corrosione a caldo.
Specifiche sulla polvere di TiAl3
La polvere TiAl3 è disponibile in numerosi gradi standard conformi a specifiche come:
Composizioni di TiAl3 in Polvere
Grado | Ti wt% | Percentuale in peso | Altro |
---|---|---|---|
Ti-45Al-3Nb | 45% | Equilibrio | 3% Nb |
Ti-55Al | 55% | Equilibrio | – |
Ti-62Al | 62% | Equilibrio | – |
Le composizioni comuni sono basate sul contenuto di titanio quali Ti-45Al, Ti-55Al o Ti-62Al che rappresentano la percentuale in peso di titanio. Possono essere presenti piccole quantità di cromo o niobio.
Distribuzione delle dimensioni delle particelle della polvere TiAl3
Dimensione particellare | Distribuzione |
---|---|
-150 +45 ×m | 5% massimo |
-45 +22 ôm | 40-60% |
-22 µm | Equilibrio |
Le dimensioni tipiche di distribuzione per i processi AM sono intorno ai 22-45 Ã×m con particelle fini inferiori a 22 Ã×m. Le dimensioni maggiori fino a 150 Ã×m vengono utilizzate per la spruzzatura termica.
Standard di polvere di TiAl3
- ASTM B821 - Norma per la preparazione di polveri e compresse di lega refrattaria mediante tecniche al plasma
- AMS 4982 – Materiale di consumo in polvere, aluminidi di titanio, atomizzati al plasma
- AMS 7008 - Lega di Titanio Alluminuro in Polvere per Rivestimenti mediante Spruzzatura Termica
La produzione in polvere, il campionamento, il collaudo e l'accettazione seguono gli standard industriali per le leghe refrattarie e gli aluminuri di titanio.
La polvere di TiAl3 presenta alcuni vantaggi e svantaggi rispetto ad altre polveri comunemente utilizzate:
Confronto tra polvere TiAl3 e altre polveri
Parametro | TiAl3 | Ti6Al4V | AlSi10Mg |
---|---|---|---|
Densità | Inferiore | Più alto | Inferiore |
Resistenza ad alta temperatura | Più alto | Inferiore | Di gran lunga inferiore |
Resistenza all'ossidazione | Eccellente | Moderato | Scarso |
Conduttività termica | Più alto | Inferiore | Più alto |
Costi | Più alto | Inferiore | Inferiore |
Fabbricabile | Più difficile | Più semplice | Più semplice |
APPLICAZIONI | Aerospaziale, automotive | Aerospaziale, biomedicale | Automotive generale |
- La lega TiAl3 ha una resistenza maggiore delle leghe di titanio come Ti6Al4V a temperature superiori a 600¡«C
- Offre una migliore resistenza alla ossidazione rispetto a titanio e leghe di alluminio
- Più costoso delle leghe di titanio a causa dell'elevato contenuto di alluminio
- Non altrettanto facilmente lavorabile o deformabile come le leghe di titanio a temperatura ambiente
- Adatto per applicazioni strutturali ad alta temperatura
Comprendendo dove il TiAl3 supera o rende meno rispetto ad altri sistemi in lega, è possibile identificare le applicazioni ideali per sfruttare i suoi vantaggi.
Fornitori in polvere TiAl3
La polvere di TiAl3 è disponibile in commercio da diversi fornitori a livello globale. Alcuni dei principali produttori sono:
Produttori di polvere TiAl3
Azienda | Gradi prodotto | Ubicazione |
---|---|---|
AMETEK | TiAl3-100A, TiAl3-500 | USA |
AP&C | TiAl3-230, TiAl3-360 | Canada |
Sandvik | Polvere TiAl3 Osprey | Svezia |
Tecnologia TLS | TiAl3-100A | Germania |
Praxair | TiAl3-100A | USA |
Prezzo della polvere TiAl3
Grado | Dimensione particellare | Fascia di prezzo |
---|---|---|
TiAl3-100A | 15-45 μm | 450$-550$/kg |
TiAl3-230 | 45-180 µm | 350-$450/Kg |
TiAl3-500 | 10-45 pm | 500–600 $ /kg |
I prezzi dipendono dal volume di acquisto, dai livelli di purezza, dalla distribuzione delle dimensioni delle particelle e dalla morfologia. Sono possibili anche composizioni di leghe personalizzate, ma sono più costose.
FAQ
D: Quali metodi si possono utilizzare per produrre la polvere di TiAl3?
A: I principali metodi di produzione sono polverizzazione a gas, processo con elettrodo rotante al plasma e miscelazione meccanica. Ogni metodo si traduce nelle diverse caratteristiche della polvere adatta per diverse applicazioni.
D: TiAl3 è compatibile con le leghe di titanio?
A: Il TiAl3 ha una solubilità allo stato solido molto limitata in leghe di titanio come Ti6Al4V. Non è consigliabile miscelare polvere di TiAl3 con polvere di lega di titanio a causa della formazione di fasi intermetalliche fragili.
D: Quali elementi di lega possono essere aggiunti al TiAl3?
A: Elementi come Nb, Cr, Ni, Cu sono stati legati con TiAl3 per modificare la microstruttura e le proprietà meccaniche. Tuttavia, una lega eccessiva può avere un impatto negativo sulla resistenza all'ossidazione.
D: Qual è la differenza tra polvere di TiAl3 PREP e atomizzata a gas?
A: la polvere PREP presenta fini particelle sferiche ideali per la fabbricazione additiva mentre la polvere atomizzata tramite gas presenta particelle leggermente più grossolane, con un maggiore rapporto costi-efficacia, adatte per pressatura e sinterizzazione.
D: Quali precauzioni dovrebbero essere prese in considerazione quando si maneggia la polvere di TiAl3?
A: La polvere di TiAl3 è infiammabile e soggetta a ossidazione. Occorre indossare i DPI adeguati e la movimentazione deve avvenire in atmosfera inerte per evitare la contaminazione. L'esposizione all'ossigeno e all'umidità degrada la qualità della polvere.
Conclusione
Riassumendo, il TiAl3 è un importante materiale intermetallico ad alta temperatura disponibile in polvere per varie applicazioni. Le sue proprietà come bassa densità, resistenza e resistenza all'ossidazione ad alte temperature lo rendono adatto all'industria aerospaziale, automobilistica e dell'energia. La corretta manipolazione, conservazione e test della polvere sono fondamentali per ottenere le proprietà finali della parte. Il TiAl3 offre vantaggi rispetto alle leghe di titanio convenzionali per i casi d'uso strutturali ad alta temperatura, nonostante alcune limitazioni nella lavorabilità e nella duttilità a temperatura ambiente. La ricerca in corso mira a migliorare ulteriormente il materiale tramite aggiunte di leghe e innovative tecniche di lavorazione.
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