Proszek TiAl3

Proszek TiAl3 jest związkiem międzymetalicznym składającym się z tytanu i aluminium. Jest lekki, odporny na utlenianie i wytrzymuje wysokie temperatury. Dzięki temu nadaje się do zastosowania w przemyśle kosmicznym, motoryzacyjnym, energetycznym i innych wysokiej klasy aplikacjach.

Kluczowe właściwości i cechy proszku TiAl3:

Właściwości i charakterystyka proszku TiAl3

Wzór chemiczny	TiAl3
Gęstość	3,4 g/cm³
Temperatura topnienia	1395¡«C
Moduł Younga	170 GPa
Współczynnik rozszerzalności cieplnej	11 x 10-6 K-1
Przewodność cieplna	29 W/(m·K)
Opór elektryczny	125 ×¹ó·cm
Odporność na utlenianie	Doskonały do 1000¡«C

Proszek TiAl3 może być produkowany różnymi metodami, z których można wymienić atomizację gazową, proces elektrody wirującej plazmowej (PREP) i stopowanie mechaniczne. Wielkość cząsteczek proszku, morfologia, skład, mikrostruktura i inne właściwości zależą od metody produkcji.

Zawartość tytanu wynosi zazwyczaj od 55 do 65% wagowych, a resztę stanowi aluminium. Mogą występować niewielkie ilości chromu, niobu, węgla lub tlenu do maksymalnie 1%. Stosunek tytanu do aluminium można dostosować w celu optymalizacji właściwości.

Właściwości proszku TiAl3

Nieruchomość	Wartość
Gęstość	3,7-4,0 g/cm3
Temperatura topnienia	1350 r. p.n.e.
Przewodność cieplna	~20 W/m-K
Opór elektryczny	125-185 ×´Î-cm
Moduł Younga	160–180 GPa
Współczynnik Poissona	0.25-0.35
Współczynnik rozszerzalności cieplnej	11-13 x 10<sup>-6</sup>?/MPs

Kluczowe właściwości to mała gęstość w porównaniu do stopów tytanu, wysoka temperatura topnienia, umiarkowane przewodnictwo cieplne oraz zachowanie wytrzymałości i sztywności w wysokich temperaturach.

Charakterystyka proszku TiAl3

Atrybut	Szczegóły
Kształt cząstki	W przeważającej mierze sferyczne
Wielkość cząstek	10-150 xμm
Płynność	Dobrze
Gęstość Nasypowa	~2,5 g/cm3
Gęstość usypu	~3.5 g/cm3
Pole powierzchni	0,1-0,3 m2/g
Czystość	>99,5%

Proszek TiAl3 ma kulistą morfologię z gładką powierzchnią, dobry przepływ i charakteryzuje się dobrym zagęszczeniem. Charakteryzuje się niską zawartością tlenu i azotu, co zapobiega kruchości.

Zastosowanie proszku TiAl3

Do głównych zastosowań wykorzystujących właściwości TiAl3 zaliczamy:

Zastosowania proszku TiAl3 w produkcji addytywnej

• Proszek TiAl3 jest stosowany w procesach łączenia warstw proszku, takich jak wytop selektywny (SLM) i wytop wiązką elektronów (EBM) w celu wytwarzania złożonych składników z aluminidu tytanu do zastosowań lotniczych i motoryzacyjnych.
• W porównaniu z Ti6Al4V w proszkowym AM ma mniejszą reaktywność i jest łatwiejszy w drukowaniu. Części z TiAl3 mają drobną mikrostrukturę i właściwości mechaniczne porównywalne do stopów odlewanych i obrabianych plastycznie.
• AM z TiAl3 umożliwia lżejsze projekty, redukcję liczby części i konsolidację zestawów łopatek turbin, kół turbosprężarki, części wydechowych itd.

Zastosowania proszku TiAl3 w natryskiwaniu cieplnym

• Powłoki natryskowe TiAl3 zapewniają odporność na utlenianie i korozję w wysokich temperaturach na łopatkach turbin, łopatkach kierunkowych, skrzyniach spalania itp.
• Ma lepsze właściwości cieplne niż stopy niklowe i powłoki tytanowe. Powłoki z TiAl3 mogą pracować w zakresie 700-900¡«C.
• Powłoki nakładane są poprzez natryskiwanie plazmowe, natryskiwanie tlenowo-paliwowe o wysokiej prędkości (HVOF) lub ciepły proces natryskiwania. Typowa grubość powłoki wynosi 150-500 mikronów.

Zastosowania proszku TiAl3 w nakładaniu laserowym

• Proszek TiAl3 można nakładać laserowo na podłoża wykonane ze stopu tytanu lub niklu w celu wytworzenia ochronnej warstwy stopowej na powierzchni.
• Warstwa okładziny nadaje ulepszoną wytrzymałość w wysokich temperaturach, odporność na utlenianie i zużycie.
• Powłoki nakładane laserowo stosuje się w komponentach silników odrzutowych i turbin lądowych narażonych na warunki wysokiej korozji.

Specyfikacja proszku TiAl3

Proszek TiAl3 jest dostępny w kilku standardowych gatunkach, które spełniają specyfikacje takie jak:

Składy proszków TiAl3

Stopień	Ułamek wagowy Ti	% wag.	Inne
Ti-45Al-3Nb	45%	Równowaga	3% Nb
Ti-55Al	55%	Równowaga	–
Ti-62Al	62%	Równowaga	–

Typowe kompozycje są oparte o zawartość tytanu, takiej jak Ti-45Al, Ti-55Al lub Ti-62Al stanowiącej procentową zawartość tytanu. Mogą być obecne niewielkie ilości chromu lub niobu.

Rozmieszczenie rozmiarów cząstek proszku TiAl3

Wielkość cząstek	Dystrybucja
-150 + 45 × m	5% maks
-45 +22 × m	40-60%
-22 Ã×m	Równowaga

Typowe rozkłady wielkości dla procesów AM są wyśrodkowane wokół 22-45 ×m z minimalną ilością drobin poniżej 22 ×m. Większe rozmiary do 150 ×m są używane do natryskiwania termicznego.

Standardy proszków TiAl3

• ASTM B821 — norma dotycząca przygotowywania proszków i kompozytów ze stopów ogniotrwałych za pomocą technik plazmowych
• AMS 4982 — Materiały eksploatacyjne w postaci proszku, tytanowo-glinowe, do plazmowego natryskiwania próżniowego
• AMS 7008 - Proszek z stopu tytanu i aluminu dla powłok natryskowych termicznych.

Produkcja proszków, pobieranie próbek, testowanie i akceptacja odbywają się zgodnie z normami przemysłowymi dotyczącymi stopów ogniotrwałych i aluminidów tytanu.

Proszek TiAl3 cechuje kilka zalet i wad w porównaniu z innymi, powszechnie stosowanymi proszkami:

Porównanie TiAl3 Powder z innymi proszkami

Parametr	TiAl3	Ti6Al4V	AlSi10Mg
Gęstość	Niżej	Wyżej	Niżej
Wytrzymałość w wysokiej temperaturze	Wyżej	Niżej	Znacznie niższy
Odporność na utlenianie	Wyśmienicie	Średnia	Biedny
Przewodność cieplna	Wyżej	Niżej	Wyżej
Koszt	Wyżej	Niżej	Niżej
Wykonalność	trudniejszy	Łatwiejszy	Łatwiejszy
APLIKACJE	Lotnictwo, motoryzacja	Lotnictwo, medycyna	Motoryzacja, ogólne

• TiAl3 ma większą wytrzymałość niż stopy tytanu, takie jak Ti6Al4V, w temperaturach powyżej 600¡«C
• Wykazuje lepszą odporność na utlenianie w porównaniu do stopów tytanu i aluminium
• Droższe niż stopy tytanu ze względu na wysoką zawartość aluminum
• Nie tak łatwo obrabiane lub formowane jak stopy tytanu w temperaturze pokojowej
• Najlepsze do zastosowań konstrukcyjnych w wysokich temperaturach

Poprzez zrozumienie, w jakich aspektach TiAl3 przewyższa lub ustępuje innym układom stopów, można zidentyfikować idealne zastosowania, które wykorzystają jego zalety.

Dostawcy proszku TiAl3

Proszek TiAl3 jest dostępny w sprzedaży w ramach oferty handlowej wielu dostawców na całym świecie. Niektórzy z głównych producentów to:

Producenci proszków TiAl3

Firma	Klasy produktu	Lokalizacja
AMETEK	TiAl3-100A, TiAl3-500	USA
AP&C	TiAl3-230, TiAl3-360	Kanada
Sandvik	TiAl3 Osprey Powder	Szwecja
TLS Technik	TiAl3-100A	Niemcy
Praxair	TiAl3-100A	USA

Cennik proszku TiAl3

Stopień	Wielkość cząstek	Przedział cenowy
TiAl3-100A	15-45 µm	450-550 zł/kg
TiAl3-230	45-180 ×m	$350–450/kg
TiAl3-500	10-45 ×m	500-600 USD/kg

Ceny zależą od ilości zakupu, poziomu czystości, rozkładu wielkości cząstek i morfologii. Dostępne są również spersonalizowane składy stopów, ale są one droższe.

Często zadawane pytania (FAQ)

P: Jakie metody mogą być użyte do wyprodukowania proszku TiAl3?

A: Główne metody produkcji to atomizacja gazowa, proces z wykorzystaniem elektrody plazmowej i stopowanie mechaniczne. Każda metoda daje inne właściwości proszku, który nadaje się do różnych zastosowań.

P: Czy TiAl3 jest kompatybilny ze stopami tytanu?

A: TiAl3 ma bardzo ograniczoną rozpuszczalność w stopach tytanu takich jak Ti6Al4V. Nie zaleca się mieszania proszku TiAl3 z proszkami stopu tytanu ze względu na powstawanie kruchych faz międzymetalicznych.

P: Jakie pierwiastki stopowe mogą być dodawane do TiAl3?

A: Pierwiastki takie jak Nb, Cr, Ni i Cu stopowano za pomocą TiAl3, aby zmodyfikować mikrostrukturę i właściwości mechaniczne. Jednak zbytnie stopowanie może negatywnie wpłynąć na odporność na utlenianie.

P: Jaká je diference mezi PREP a plynem atomizovaným TiAl3 práškem?

A: Proszek PREP ma drobinki o precyzyjnym kulistym kształcie, który jest optymalnym rozwiązaniem produkującym dodatki, podczas gdy proszek rozpylany w gazie ma odrobinę grubsze, wydajniejsze kosztowo drobiny dostosowane do prasowania i spiekania.

P: Jakie środki ostrożności należy podjąć podczas postępowania z proszkiem TiAl3?

A: Proszek TiAl3 jest łatwopalny i podatny na utlenianie. Należy nosić odpowiedni sprzęt ochrony osobistej i obchodzić się z proszkiem w atmosferze obojętnej, aby zapobiec zanieczyszczeniu. Kontakt z wilgocią i tlenem pogarsza jakość proszku.

Wniosek

Podsumowując, TiAl3 to ważny materiał międzymetaliczny w postaci proszku, dostępny do różnych zastosowań w wysokich temperaturach. Jego właściwości, takie jak niska gęstość, wytrzymałość i odporność na utlenianie w podwyższonych temperaturach sprawiają, że nadaje się do zastosowań w przemyśle lotniczym, motoryzacyjnym i energetycznym. Odpowiednie obchodzenie się z proszkiem, jego przechowywanie i testowanie jest kluczowe dla uzyskania właściwości końcowej części. TiAl3 ma przewagę nad konwencjonalnymi stopami tytanu w przypadku zastosowań konstrukcyjnych w wysokich temperaturach, pomimo pewnych ograniczeń w zakresie obróbki i giętkości w temperaturze pokojowej. Trwające badania mają na celu dalszą poprawę materiału poprzez dodatki stopowe i innowacyjne techniki przetwarzania.