Proszek Ti6Al4V

Przegląd proszku Ti6Al4V

Proszek Ti6Al4V, także określany jako stop tytanu 5. gatunku, jest jednym z najpopularniejszych proszków tytanowych. Zawiera 6% aluminium i 4% wanadu jako kluczowych pierwiastków stopowych oraz resztę stanowi tytan.

Kulisty proszek ti6al4v oferuje wyjątkowe połączenie dużej wytrzymałości, niskiej wagi, odporności na korozję biokompatybilność, a użyteczności.

Kluczowe właściwości i zalety proszku Ti6Al4V:

Właściwości i charakterystyka proszku Ti6Al4V

Właściwości	Szczegóły
Kompozycja	Stop Ti-6Al-4V
Gęstość	4,43 g/cc
Kształt cząstki	W przeważającej mierze sferyczne
Zakres rozmiarów	15-45 mikronów
Gęstość Nasypowa	Do 60% rzeczywistej gęstości
Płynność	Dobrze
Siła	Wysoka jak na stop tytanu
Odporność przeciwkorozyjna	Wyśmienicie

Ti6Al4V jest szeroko stosowany w branżach lotniczej, medycznej, motoryzacyjnej, chemicznej i konsumenckiej ze względu na swój dobrze zbalansowany profil właściwości.

Skład proszku Ti6Al4V

Typowa kompozycja proszku Ti6Al4V:

Skład proszku Ti6Al4V

Element	Waga %
Tytan	Równowaga
Aluminium	5.5-6.75%
Wanad	3.5-4.5%
Tlen	<0.2%
Węgiel	<0,1%
Azot	<0,05%
Wodór	<0,015%
Żelazo	<0,3%

• Tytan tworzy macierz zapewniającą wytrzymałość i odporność na korozję
• Aluminium stabilizuje fazę alfa i zwiększa wytrzymałość
• Wanad stabilizuje fazę beta i poprawia obróbkę plastyczną
• Inne elementy ograniczone jako zanieczyszczenia

Zoptymalizowane proporcje Ti-Al-V zapewniają wyjątkową kombinację wytrzymałości, plastyczności, odporności na pękanie i wytrzymałości zmęczeniowej.

Właściwości fizyczne proszku Ti6Al4V

Właściwości fizyczne proszku Ti6Al4V

Nieruchomość	Wartości
Gęstość	4,43 g/cc
Temperatura topnienia	1604-1660¡«C
Przewodność cieplna	6,7 W/mK
Opór elektryczny	170 × 10-6 cm
Współczynnik rozszerzalności cieplnej	8,4 x 10^-6 /K
Maksymalna temperatura pracy	400¡«C

• Niska gęstość w porównaniu do stali
• Wysoka temperatura topnienia umożliwia używanie w umiarkowanie podwyższonych temperaturach
• Niska przewodność cieplna wymaga przemyśleń przy projektowaniu
• Wysoka rezystywność elektryczna odpowiednia dla elementów złącznych odpornych na korozję
• Współczynnik rozszerzalności cieplnej mniejszy niż w przypadku stali i stopów niklu

Te właściwości sprawiają, że Ti6Al4V dobrze nadaje się do wielu lekkich zastosowań konstrukcyjnych w różnych gałęziach przemysłu.

Właściwości mechaniczne proszku Ti6Al4V

Właściwości mechaniczne proszku Ti6Al4V

Nieruchomość	Wartości
Odporność na rozciąganie	950 – 1050 MPa
Wytrzymałość graniczna	860–950 MPa
Wydłużenie	10 – 18%
Twardość	330-380 HB
Moduł sprężystości	110–120 GPa
Wytrzymałość na zmęczenie	400 – 500 MPa

• Świetna kombinacja wyskokiej wytrzymałości i zadowalającej ciągliwości
• Wytrzymałość przekracza wytrzymałość innych gatunków tytanu, takich jak tytan komercyjnie czysty
• Twardość wyższa od niereagowanego tytanu
• Wyjątkowa wytrzymałość zmęczeniowa czyni materiał odpowiednim do zastosowań w obciążeniach cyklicznych

Właściwości sprawiają, że Ti6Al4V jest odpowiedni do wymagających zastosowań, które wymagają wysokiej wytrzymałości właściwej i odporności na zmęczenie.

Zastosowania proszku Ti6Al4V

Proszek Ti6Al4V jest powszechnie stosowany w różnych branżach:

Zastosowania proszku Ti6Al4V

Przemysł	Zastosowania
Astronautyka	Elementy konstrukcyjne płatowca, zespoły silnikowe
Biomedycyna	Implanty ortopedyczne i dentystyczne
Motoryzacja	Korbowody, zawory, sprężyny
Chemiczny	Zbiorniki, naczynia, wymienniki ciepła
Konsumenta	Artykuły sportowe, koperty zegarków, korpusy telefonów komórkowych
Drukowanie 3D	Komponenty do lotnictwa i medycyny

Niektóre szczególne zastosowania produktów obejmują:

• Płyty kostne i endoprotezy stawowe
• Podzespoły składowe samolotu i śmigłowca
• ZAWORY I KORBOWODY SAMOCHODOWE
• Sprzęt chemiczny m.in. rury, pompy, zawory
• Artykuły sportowe, w tym kije golfowe i ramy rowerowe
• Druk przyrostowy lekkich konstrukcji

Ti6Al4V zapewnia najlepszą wytrzymałość-do-wagi i biokompatybilność dla krytycznych części konstrukcyjnych w tych wymagających sektorach.

Specyfikacje proszku Ti6Al4V

Kluczowe specyfikacje i normy dla proszku Ti6Al4V:

Normy proszków Ti6Al4V

Standard	Opis
ASTM F2924	Produkcja addytywna stopu Ti6Al4V
ASTM F3001	Specyfikacja stopu tytanu rozpylanego gazowo dla AM
AMS 4954	Graniczne składy kompozycyjne proszku Ti-6Al-4V do produkcji addytywnej
ASTM B348	Specyfikacja proszków Ti i ze stopów Ti
ASTM F1472	Obrobiona stopem tytanu Ti6Al4V na implanty chirurgiczne

Te definiują:

• Zakresy składu chemicznego
• Wymagane właściwości mechaniczne
• Metoda produkcji proszku - atomizacja gazem inerckim.
• Granice zanieczyszczeń, takich jak O, N, C, Fe
• Rozkład wielkości cząstek i morfologia
• Metody testowania w celu weryfikacji jakości proszku

Certyfikowany proszek Ti6Al4V spełniający te specyfikacje gwarantuje optymalne właściwości i wydajność dla różnych zastosowań w różnych branżach.

Rozmiar cząstek proszku Ti6Al4V

Ti6Al4V Rozkład wielkościowy cząsteczek proszku

Wielkość cząstek	Charakterystica
15-45 mikronów	Ogólny zakres rozmiarów
45–100 mikronów	Zoptymalizowano pod kątem natryskiwania na zimno
5-25 mikrometrów	Mniejsze rozmiary stosowane w procesie Laser AM

• Im drobniejszy proszek, tym wyższa rozdzielczość i jakość wykończenia powierzchni
• Zgrubniejszy proszek nadaje się do takich metod o dużej szybkości osadzania, jak natryskiwanie na zimno
• Zakres wielkości dopasowany do stosowanej metody produkcji
• Kulista morfologia zachowana w całym zakresie rozmiarów

Kontrolowanie rozkładu wielkości cząstek i morfologii ma krytyczne znaczenie dla dużej gęstości upakowania proszku, podatności na przepływ i właściwości finalnych części.

Gęstość pozorna proszku z stopu Ti6Al4V

Gęstość pozorna proszku z stopu Ti6Al4V

Gęstość Nasypowa	Szczegóły
Do 60% rzeczywistej gęstości	Do kulistych kulek aerodynamicznych
2,6-3,0 g/cc	Poprawia się przy większej gęstości upakowania

• Wyższa gęstość pozorna poprawia sypkość proszku i wydajność napełniania matrycy
• Zoptymalizowanym proszkiem sferycznym możliwe są wartości do 65%
• Wysoka widoczna gęstość minimalizuje czas cyklu prasowania

Zmaksymalizowanie pozornej gęstości pozwala na wydajne, zautomatyzowane prasowanie proszków i spiekanie do pełnej gęstości.

Metoda produkcji proszku Ti6Al4V

Produkcja proszku Ti6Al4V

Metoda	Szczegóły
Atomizacja gazu	Pod wysokim ciśnieniem strumień stopionego stopu pod wpływem gazu obojętnego rozpada się na drobne kropelki
Topielnie łukowe w próżni	Materiały wejściowe o wysokiej czystości oczyszczone i stopione w próżni
Wielokrotne przetapianie	Poprawia chemiczną jednorodność
Sitaniem	Klasyfikuje proszek na różne frakcje o różnej wielkości cząstek

• Atomizacja gazowa z gazem inertywnym produkuje czysty, kulisty proszek.
• Próżniowe przetwarzanie minimalizuje gazowe zanieczyszczenia
• Kilkakrotne przetapianie poprawia jednolitość składu
• Postprzetwarzanie umożliwia kontrolę rozkładu wielkości cząstek

Zautomatyzowane metody w połączeniu z surowymi kontrolami jakości powodują niezawodny i spójny proszek Ti6Al4V odpowiedni dla zastosowań krytycznych.

Cena proszku Ti6Al4V

Cena proszku Ti6Al4V

Czynnik	Wpływ na cenę
Gatunek czystości	Wzrost cen za wyższą czystość
Wielkość cząstek	Nastawanie proszku ultra fine jest droższe
Ilość zamówienia	Ceny spadają przy zamówieniach hurtowych
Metoda produkcji	Użycie wielokrotnych roztopień zwiększa koszty
Opakowanie	Butle wypełnione argonem są droższe
Czas realizacji	Krótsze terminy dostawy windują cenę

Orientacyjna cena

• Ti6Al4V do zastosowań medycznych: 150-250 USD/kg
• Ti6Al4V do zastosowań przemysłowych: 100-150 $ za kg

Znacznie niższe ceny obowiązują przy zamówieniach zbiorczych o masie rzędu ton.

Dostawcy proszku Ti6Al4V

Dostawcy proszku Ti6Al4V

Firma	Lokalizacja
AP&C	USA, Kanada
Carpenter Additive	USA
Met3DP	Chiny
TLS Technik	Niemcy
Sandvik Osprey	Wielka Brytania
Tekna	Kanada

Kluczowe czynniki selekcji:

• Zaoferowany zakres klasyfikacji czystości i wielkości cząstek
• Jakość proszku oraz powtarzalność każdej partii
• Pojemność produkcyjna i terminy realizacji
• Zgodność z normami medycznymi i kosmicznymi
• Poziomy cenowe na podstawie wolumenu zamówień
• Fachowa wiedza i obsługa klienta

Przechowywanie i używanie sproszkowanego stopu Ti6Al4V

Ti6Al4V Obróbka proszku

Rekomendacja	Powód
Nie wdychaj	Ze względu na ryzyko uszkodzenia tkanki płuc przez pyły
Załóż maseczkę ochronną	Zapobieganie przypadkowemu połknięciu
Ręcznie przewozić w wentylowanych pomieszczeniach	Zredukować unoszenie cząstek w powietrzu
Upewnić się, że nie ma źródeł zapłonu	Proszek może ulegać spaleniu w atmosferze tlenowej
Stosuj się do protokołów antystatycznych	Zapbiegaj pożarom wywołanym wyładowaniami elektrostatycznymi podczas pracy
Przechowywać szczelnie zamknięte pojemniki w chłodnym i suchym miejscu	Prevent moisture pickup and reactivity

Choć Ti6Al4V w postaci proszku charakteryzuje się względną obojętnością, zaleca się zachowanie środków ostrożności podczas pracy z nim oraz jego przechowywania w celu zachowania czystości.

Ti6Al4V Badanie i testowanie proszku

Testowanie proszku tytanu Ti6Al4V

Test	Szczegóły
Analiza chemiczna	Spektroskopia ICP stosowana do weryfikacji składu
Rozpiętość wielkości cząsteczek	Dyfrakcja laserowa służy do określania rozkładu wielkości
Gęstość Nasypowa	Zmierzono za pomocą przepływomierza Halla zgodnie z normą ASTM B212
Morfologia proszku	Badania SEM pozwalające sprawdzić kulistość cząstek
Analiza przepływu	Używając lejka przepływomierza Halla
Test gęstości stukowej	Gęstość mierzona po mechanicznym wstrząsaniu próbką proszku

Testy zapewniają zgodność proszku z wymaganym składem chemicznym, cechami fizycznymi, morfologią, gęstością i specyfikacjami przepływu zgodnie z obowiązującymi normami.

Zalety i wady proszku Ti6Al4V

Zalety proszku Ti6Al4V

• Wyjątkowo wysoki stosunek wytrzymałości do ciężaru
• Wysoka wytrzymałość zmęczeniowa i pękania
• Znakomita odporność na korozję
• Dobra plastyczność i podatność na formowanie
• Wysoka biokompatybilność do zastosowań medycznych
• Kosztowo skuteczniejszy w porównaniu z innymi stopami tytanu

Ograniczenia materiału Ti6Al4V Powder

• Umiarkowana odporność na utlenianie w podwyższonych temperaturach
• Mniejsza wytrzymałość niż niektóre stopy tytanu
• Wysoka reaktywność wymaga obojętnego procesu atmosferycznego
• Trudny do obróbki w stanie w pełni zespolonym
• Ograniczenia w spawaniu stopu
• Zastrzeżenia dotyczące toksyczności pierwiastka wanad

Porównanie z proszkami Ti64 i Ti Grade 2

Ti6Al4V vs. Ti64 i proszek 2 stopnia

Parametr	Ti6Al4V	Ti64	Ti Klasa 2
Aluminium	6%	6%	–
Wanad	4%	4%	–
Siła	950-1050 MPa	950-1050 MPa	420-550 MPa would be translated to Polish as "420-550 megapaskali" (MPa stands for "megapascals" in English).
Kowalność	10-18%	10-18%	15-30%
Koszt	Średnia	Średnia	Niski
Zastosowania	Lotnictwo i medycyna	Lotnictwo, motoryzacja	Przemysłowy, konsumencki

• Ti6Al4V i Ti64 mają praktycznie identyczne właściwości
• Klasa 2 Ti zapewnia lepszą ciągliwość, ale mniejszą wytrzymałość
• Ti6Al4V preferowany do ważnych części konstrukcyjnych wymagających wysokiej wytrzymałości

Często zadawane pytania dotyczące proszku Ti6AL4V

P: Jakie to są główne zastosowania Ti6Al4V proszku?

A: Głównymi zastosowaniami są komponenty konstrukcji lotniczych, implanty biomedyczne, takie jak stawy biodrowe i kolanowe, części samochodowe, takie jak zawory i korbowody, wyposażenie do procesów chemicznych, a także produkty konsumenckie, takie jak sprzęt sportowy i koperty zegarków.

Q: Dlaczego Ti6Al4V jest najpopularniejszym stopem tytanu?

A: Ti6Al4V oferuje najlepsze połączenie wysokiej wytrzymałości, niskiej gęstości, odporności na pękanie, odporności na korozję, bio-kompatybilności, możliwości spawania i umiarkowanego kosztu.

P: Jakie środki ostrożności należy podjąć podczas pracy z proszkiem Ti6Al4V?

A: Zalecane środki ostrożności obejmują stosowanie odzieży ochronnej, obsługę w obojętnej atmosferze, unikanie źródeł zapłonu, kontrolowanie ładunków elektryczności statycznej, używanie narzędzi nieiskrzących i przechowywanie zamkniętych pojemników w chłodnym, suchym miejscu.

P: Jaki wpływ wanad ma na właściwości stopu Ti6Al4V?

A: Wanad działa jako beta stabilizator, co poprawia obrabialność. Przyczynia się również do utwardzania przez wytrącanie, co nadaje stopowi wytrzymałość i wysoką odporność na pełzanie w wysokiej temperaturze.