TiAl3-poeder

TiAl3 poeder is een intermetallische verbinding samengesteld uit titanium en aluminium. Het is lichtgewicht, oxidatiebestendig en kan hoge temperaturen weerstaan. Dit maakt het geschikt voor gebruik in de luchtvaart, de auto-industrie, de energiesector en andere toepassingen met hoge prestaties.

Enkele belangrijke eigenschappen en kenmerken van TiAl3-poeder:

Eigenschappen en kenmerken van TiAl3-poeder

Scheikundige formule	TiAl3
Dichtheid	3,4 g/cm3
Smeltpunt	1395«C
Elasticiteitsmodulus	170 GPa
Coëfficiënt van thermische uitzetting	11 x 10-6 K-1
Thermische geleidbaarheid	29 W/m-K
Elektrische resistiviteit	125 ×´Î-cm
Oxidatiebestendigheid	Uitstekend tot 1.000 ¡«C

TiAl3-poeder kan worden geproduceerd via verschillende methoden, waaronder gasatomisatie, Plasma Rotating Electrode Process (PREP) en mechanisch legeren. De poederomvang, -morfologie, -samenstelling, -microstructuur en andere eigenschappen zijn afhankelijk van de productiemethode.

Het titaniumgehalte ligt doorgaans tussen 55-65 gew.% en het resterende deel bestaat uit aluminium. Er kunnen kleine hoeveelheden chroom, niobium, koolstof of zuurstof (maximaal 1%) aanwezig zijn. De verhouding van Ti:Al kan worden aangepast om de eigenschappen te optimaliseren.

Eigenschappen van TiAl3-poeder

Onroerend goed	Waarde
Dichtheid	3,7-4,0 g/cm³
Smeltpunt	1350«C
Thermische geleidbaarheid	~20 W/m-K
Elektrische resistiviteit	125-185 x 22-28 cm
Elasticiteitsmodulus	160-180 GPa
Poissonconstante	0.25-0.35
Coëfficiënt van thermische uitzetting	11-13 x 10<sup>-6</>↓→C

Belangrijke eigenschappen zijn onder meer een lage dichtheid in vergelijking met titaniumlegeringen, een hoog smeltpunt, een gemiddelde thermische geleiding en behoud van sterkte en stijfheid bij hoge temperaturen.

Kenmerken TiAl3-poeder

Attribuut	Details
Vorm van deeltjes	Overwegend bolvormig
Deeltjesgrootte	10 – 150 µm
Flowbaarheid	Goed
Schijnbare dichtheid	~2,5 g/cm3
Tapdichtheid	~3,5 g/cm3
Oppervlak	0,1-0,3 m2/g
Zuiverheid	>99,5%

TiAl3-poeder heeft een bolvormige morfologie met een glad oppervlak, een goede vloeibaarheid en pakkingseigenschappen. Het heeft een laag zuurstof- en stikstofgehalte om verbrozing te voorkomen.

Toepassingen van TiAl3-Poeder

Toepassingen die gebruikmaken van de eigenschappen van TiAl3

Toepassingen van TiAl3-poeder in additieve productie

• TiAl3-poeder wordt gebruikt in poederbedfusie-processen zoals selectief lasersmelten (SLM) en elektronenbundelsmelten (EBM) om complexe titaniumaluminiumlegeringen te maken voor de luchtvaart- en auto-industrie.
• In poederbed-AM heeft het een lagere reactiviteit en een eenvoudigere printbaarheid dan Ti6Al4V. TiAl3-teilen hebben een fijne microstructuur en mechanische eigenschappen die vergelijkbaar zijn met gegoten en bewerkte legeringen.
• AM met TiAl3 biedt lichtere gewichten, minder onderdelen en consolidatie van turbineschoepen, turbolader wielen, uitlaatcomponenten enz.

Toepassing van TiAl3 Poeder in Hittebestendige Bespuiting

• Thermische spuitcoatings van TiAl3-poeder bieden oxidatie- en corrosiebestendigheid bij hoge temperaturen op turbinebladen, schoepen, verbrandingskamers etc.
• Het kan hogere temperaturen aan dan legeringen van nikkel en titaniumcoatings. TiAl3 coatings kunnen bij temperaturen van 700-900 °C functioneren.
• Coatings worden aangebracht via plasma-spuiten, HVOF (hoge-snelheids-oxy-brandstof) of warme-sproeitechnieken. De typische coatingdikte is 150-500 micron.

Toepassingen van TiAl3-poeder bij lasercladden

• TiAl3-poeder kan op titanium- of nikkellegering-substraten met behulp van lasercladden worden aangebracht om een beschermende legeringlaag op het oppervlak te vormen.
• De beklede laag zorgt voor verbeterde sterkte bij hoge temperaturen, oxidatieweerstand en slijtvastheid.
• Laserclad wordt toegepast op jetmotoren en turbines in landinstallaties die blootstaan aan hete corrosieve omstandigheden.

TiAl3 Poederspecificaties

TiAl3-poeder is verkrijgbaar in verscheidene standaardkwaliteiten die aan specificaties voldoen zoals:

TiAl3 poeder samenstellingen

Rang	Ti wt%	Alle wt%	Overige
Ti-45Al-3Nb	45%	Balans	3% Nb
Ti-55Al	55%	Balans	–
Ti-62Al	62%	Balans	–

Gangbare samenstellingen zijn gebaseerd op het titaniumgehalte zoals Ti-45Al, Ti-55Al of Ti-62Al waarmee het gewichtspercentage titanium wordt aangegeven. Kleine hoeveelheden chroom of niobium kunnen aanwezig zijn.

TiAl3 poederdeeltjesverdeling

Deeltjesgrootte	Distributie
-150 +45 ×m	Max. 5%
-45 +22 x m	40-60%
-22 Ã	Balans

Typische grootteverdelingen voor AM-processen zijn gecentreerd rond 22-45 A×m met een minimum aan wordt minder dan 22 A×m. Grotere afmetingen tot 150 A×m worden gebruikt voor thermisch spuiten.

TiAl3-poederstandaarden

• ASTM B821 - Standaard voor het bereiden van vuurvaste legeringpoeders en compacts door middel van plasmatechnieken
• AMS 4982 - Poedervormige verbruiksartikelen, titaniumaluminiden, plasmagespoten
• AMS 7008 - Titanium Aluminide Alloy Powder voor thermisch spuitcoatings.

De productie, het bemonsteren, het testen en de acceptatie van poeder volgen industriële normen voor vuurvaste legeringen en titaniumaluminides.

TiAl3-poeder heeft enkele voor- en nadelen ten opzichte van andere veelgebruikte poeders:

Vergelijking van TiAl3-poeder met andere poeders

Parameter	TiAl3	Ti6Al4V	AlSi10Mg
Dichtheid	Lager	Hoger	Lager
Sterkte bij hoge temperaturen	Hoger	Lager	Veel lager
Oxidatiebestendigheid	Uitmuntend	Gewoonlijk	Slecht
Thermische geleidbaarheid	Hoger	Lager	Hoger
Kosten	Hoger	Lager	Lager
Fabriceerbaarheid	Moeilijker	Makkelijker	Makkelijker
TOEPASSINGEN	Luchtvaart, automobiel	Lucht- en ruimtevaart, biomedisch	Automobiel, algemeen

• TiAl3 heeft een hogere sterkte dan titaniumlegeringen zoals Ti6Al4V bij temperaturen boven 600¡«C
• Het biedt een betere oxidatieweerstand dan titanium- en aluminiumlegeringen
• Duurder dan titaniumlegeringen vanwege het hoge aluminiumgehalte
• Niet zo gemakkelijk te bewerken of te vormen als titaniumlegeringen op kamertemperatuur
• Het meest geschikt voor hoge temperaturen structurele toepassingen

Door te te begrijpen in welke gevallen TiAl3 betere of slechtere prestaties levert dan andere legeringssystemen, kunnen de ideale toepassingen worden geïdentificeerd om de voordelen ervan te benutten.

Leveranciers van TiAl3-poeder

TiAl3-poeder is in de handel verkrijgbaar bij een aantal leveranciers wereldwijd. Een aantal van de grootste fabrikanten zijn:

TiAl3 poederfabrikanten

Bedrijf	Productcategorieën	Locatie
AMETEK	TiAl3-100A, TiAl3-500	Verenigde Staten
AP&C	TiAl3-230, TiAl3-360	Canada
Sandvik	TiAl3 Osprey poeder	Zweden
TLS Techniek	TiAl3-100A	Duitsland
Praxair	TiAl3-100A	Verenigde Staten

Prijzen voor TiAl3-poeder

Rang	Deeltjesgrootte	Prijsbereik
TiAl3-100A	15-45 ∈m	$450-$550/kg wordt vertaald als €450 tot €550 per kilogram.
TiAl3-230	45-180 μm	$350-$450/kg
TiAl3-500	10-45 nm	€500 - €600 per kilo

De prijzen zijn afhankelijk van het inkoopvolume, het zuiverheidsniveau, de deeltjesgrootteverdeling en de morfologie. Aangepaste legeringsamenstellingen zijn ook mogelijk, maar duurder.

FAQ's

V: Welke methoden kunnen worden gebruikt om TiAl3-poeder te produceren?

A: De belangrijkste productiemethoden zijn gasatomisatie, plasma roterend elektrodenproces en mechanische legering. Elke methode resulteert in verschillende poederkenmerken die geschikt zijn voor verschillende toepassingen.

V: TiAl3 is compatible met titaniumlegeringen.

A: TiAl3 heeft een zeer beperkte vaste oplosbaarheid in titaanlegeringen zoals Ti6Al4V. Het wordt niet aanbevolen om TiAl3-poeder te mengen met titaanlegeringpoeders vanwege de vorming van brosse intermetallische fasen.

Q: Welke legeringselementen kunnen aan TiAl3 worden toegevoegd?

Elementen zoals Nb, Cr, Ni en Cu werden aan TiAl3 toegevoegd om de microstructuur en mechanische eigenschappen te wijzigen. Echter, overmatig legeren kan een negatieve invloed hebben op de oxidatieweerstand.

V: Wat is het verschil tussen PREP- en gas-atomized TiAl3-poeder?

A: PREP-poeder heeft fijne bolvormige deeltjes die ideaal zijn voor additieve productie, terwijl met gas verstoft poeder iets grovere, meer kostenefficiënte deeltjes heeft die geschikt zijn voor het persen en sinteren.

V: Welke voorzorgsmaatregelen moeten worden genomen bij het hanteren van TiAl3-poeder?

A: TiAl3-poeder is ontvlambaar en vatbaar voor oxidatie. De juiste PBM moet worden gedragen en de handeling moet plaatsvinden onder een inerte atmosfeer om verontreiniging te voorkomen. Blootstelling aan vocht en zuurstof vermindert de kwaliteit van het poeder.

Conclusie

Samengevat is TiAl3 een belangrijk intermetallisch materiaal voor hoge temperaturen dat verkrijgbaar is in poedervorm voor verschillende toepassingen. Eigenschappen als lage dichtheid, sterkte en oxidatiebestendigheid bij hoge temperaturen maken het geschikt voor de lucht- en ruimtevaartindustrie, de auto-industrie en de energiesector. Correcte behandeling, opslag en testen van het poeder zijn essentieel om de eigenschappen van het uiteindelijke onderdeel te realiseren. TiAl3 biedt voordelen ten opzichte van conventionele titaniumlegeringen voor structurele toepassingen bij hoge temperaturen ondanks enkele beperkingen op het gebied van bewerkbaarheid en ductiliteit bij kamertemperatuur. Lopend onderzoek is gericht op verdere verbetering van het materiaal door toevoeging van legeringen en innovatieve verwerkingstechnieken.