Pó de TiAl3

O pó de TiAl3 é um composto intermetálico formado por titânio e alumínio. É leve, resistente à oxidação e pode suportar altas temperaturas. Isso o torna adequado para uso em aplicações aeroespaciais, automotivas, de energia e outras aplicações de alto desempenho.

Algumas das principais propriedades e características do pó TiAl3 :

Propriedades e Características do Pó TiAl3

Fórmula química	TiAl3
Densidade	3,4 g/cm3
Ponto de Fusão	1395«C
Módulo de Young	170 GPa
Coeficiente de expansão térmica	11 x 10-6 K-1
Condutividade térmica	29 W/m-K
Resistividade elétrica	125 µg/cm
Resistência à oxidação	Excelente até 1000¡«C

O pó de TiAl3 pode ser produzido através de vários métodos, entre eles a atomização por gás, o processo de eletrodo giratório de plasma (PREP) e a liga mecânica. O tamanho, a morfologia, a composição, a microestrutura e outras propriedades do pó dependem do método de produção.

O conteúdo de titânio está normalmente na faixa de 55-65 % em peso e alumínio é o restante. Pequenas quantidades de cromo, nióbio, carbono ou oxigênio podem estar presentes até no máximo 1%. A proporção de Ti:Al pode ser ajustada para otimisizar as propriedades.

Propriedades do pó TiAl3

Propriedade	Valor
Densidade	3,7-4,0 g/cm3
Ponto de Fusão	1350 «C
Condutividade térmica	~20 W/m-K
Resistividade elétrica	125-185 cm
Módulo de Young	160-180 GPa
Coeficiente de Poisson	0.25-0.35
Coeficiente de expansão térmica	11-13 x 10<sup>-6</sup>?/¡«C

Propriedades principais incluem baixa densidade em comparação com as ligas de titânio, alto ponto de fusão, condutividade térmica moderada e retenção de resistência e rigidez em altas temperaturas.

Características do pó de TiAl3

Atributo	Detalhes
Forma da partícula	Predominantemente esférico
Tamanho da partícula	10 - 150 µm
Capacidade de escoamento	Bom
Densidade Aparente	~2,5 g/cm³
Densidade Batida	~3,5 g/cm3
Área da Superfície	0.1 a 0,3 m2/g
Pureza	>99,5%

O pó TiAl3 tem uma morfologia esférica com superfície lisa, bom fluxo e características de embalagem. Ele tem baixo oxigênio e nitrogênio para evitar fragilização.

Aplicações do pó de TiAl3

Algunas das principais aplicações que aproveitam as propriedades do TiAl3 incluem:

Aplicações do pó TiAl3 em manufatura aditiva

• O pó TiAl3 é utilizado em processos de fusão de leito de pó como fusão seletiva a laser (SLM) e fusão por feixe de elétrons (EBM) para fabricar componentes complexos de aluminieto de titânio para aeroespacial e automotivo.
• Tem menor reatividade e impressão mais fácil em relação ao Ti6Al4V em AM de leito de pó. As peças de TiAl3 têm microestrutura fina e propriedades mecânicas comparáveis às ligas fundidas e forjadas.
• AM com TiAl3 permite projetos mais leves, redução na contagem de peças e consolidação de conjuntos para pás de turbinas, rodas de turbocompressor, componentes de escapamento, etc.

Aplicações de pó TiAl3 em pulverização térmica

• Revestimentos de spray térmico de pó de TiAl3 fornecem resistência à oxidação e corrosão a altas temperaturas em pás de turbina, palhetas, latas de combustão, etc.
• Tem uma capacidade de temperatura melhor do que as ligas de níquel e revestimentos de titânio. Revestimentos de TiAl3 podem operar a 700-900 °C.
• Revestimentos são aplicados via jato de plasma, oxicombustível de alta velocidade (HVOF) ou processos de pulverização. A espessura típica do revestimento é de 150-500 microns.

Aplicações de pó de TiAl3 em revestimento a laser

• O pó de TiAl3 pode ser revestido a laser em substratos de liga de titânio ou níquel para formar uma camada de liga protetora de superfície.
• A camada de revestimento proporciona melhor resistência à alta temperatura, resistência à oxidação e resistência ao desgaste.
• O revestimento a laser é usado em componentes de motores a jato e turbinas terrestres expostos a condições de corrosão a quente.

Especificações do Pó TiAl3

O pó de TiAl3 está disponível em diversos graus padronizados que estão em conformidade com especificações como:

Composição de Pó de TiAl3

Grau	Ti %p	Peso atômico %	Outro
Ti-45Al-3Nb	45%	Equilíbrio	3% Ni
Ti-55Al	55%	Equilíbrio	–
Ti-62A	62%	Equilíbrio	–

Composição comuns são baseadas no teor de titânio, como Ti-45Al, Ti-55Al ou Ti-62Al, representando a porcentagem de peso do titânio. Pequenas quantidades de cromo ou nióbio podem estar presentes.

Distribuição do Tamanho de Partícula de Pó TiAl3

Tamanho da partícula	Distribuição
-150 +45×m	5% max
-45 + 22 × m	40-60%
-22 Ã×m	Equilíbrio

As distribuições de tamanho típicas para processos AM são centradas em torno de 22-45 Ã × m com resíduos mínimos abaixo de 22 Ã × m. Tamanhos maiores de até 150 Ã × m são usados para aspersão térmica.

Padrões de Pó de TiAl3

• ASTM B821 - Norma para preparação de compactos e pós de liga refratária via técnicas de plasma
• AMS 4982 - Pó de consumíveis, Titânio Aluminídeos, Atomizado por Plasma
• AMS 7008 - Pó de Liga de Titânio Alumineto para Revestimentos por Aspersão Térmica

A manufatura de pó, amostragem, teste e aceitação seguem padrões industriais para ligas refratárias e aluminídios de titânio.

O pó de TiAl3 tem algumas vantagens e desvantagens em comparação com outros pós comumente usados:

Comparação de Pó de TiAl3 com Outros Pós

Parâmetros	TiAl3	Ti6Al4V	AlSi10Mg
Densidade	Baixo	Maior	Baixo
Resistência a altas temperaturas	Maior	Baixo	Muito menor
Resistência à oxidação	Excelente	Moderada	Pobre
Condutividade térmica	Maior	Baixo	Maior
Custo	Maior	Baixo	Baixo
Viabilidade de fabricação	Mais difícil	Mais fácil	Mais fácil
APLICAÇÕES	Aeroespacial, automotivo	Aeroespacial, biomédica	Automotivo, geral

• TiAl3 possui resistência maior do que ligas de titânio, como a Ti6Al4V, em temperaturas acima de 600 ¡«C
• Ele oferece melhor resistência à oxidação em comparação com as ligas de titânio e alumínio
• Mais caro do que ligas de titânio devido ao alto teor de alumínio
• Não tão facilmente usinado ou formado como ligas de titânio em temperatura ambiente
• Mais adequado para aplicações estruturais de alta temperatura

Ao entender onde o TiAl3 supera ou não atende em comparação com outros sistemas de ligas, as aplicações ideais podem ser identificadas para alavancar suas vantagens.

Fornecedores de pó TiAl3

O pó de TiAl3 está disponível comercialmente de vários fornecedores globalmente. Alguns dos principais fabricantes são:

Fabricantes de pó de TiAl3

Empresa	Classes de Produto	Local
AMETEK	TiAl3-100A, TiAl3-500	EUA
AP&C	TiAl3-230, TiAl3-360	Canadá
Sandvik	Pó TiAl3 Osprey	Suécia
TLS Technik	TiAl3-100A	Alemanha
Praxair	TiAl3-100A	EUA

Preço do TiAl3 em Pó

Grau	Tamanho da partícula	Intervalo de Preços
TiAl3-100A	15-45 Ã…m	$450-$550/kg translates to "450 a 550 dólares por quilograma."
TiAl3-230	45-180 �m	350 a 450 $/kg
TiAl3-500	10-45 μm	$500-$600/kg

Preços dependem do volume de compra, níveis de pureza, distribuição de tamanho de partículas e morfologia. Composições de ligas personalizadas também são possíveis, mas mais caras.

FAQs

P: Quais métodos podem ser usados para produzir pó TiAl3?

R: Os principais métodos de produção são atomização a gás, processo de eletrodo rotativo de plasma e liga mecânica. Cada método resulta em características de pó diferentes, adequadas para diferentes aplicações.

P: TiAl3 é compatível com ligas de titânio?

A: TiAl3 tem solubilidade sólida muito limitada em ligas de titânio como Ti6Al4V. Não é recomendável misturar pó de TiAl3 com pós de liga de titânio devido à formação de fases intermetálicas frágeis.

P: Quais elementos de liga podem ser adicionados ao TiAl3?

A: Elementos como Nb, Cr, Ni, Cu foram ligados com TiAl3 para modificar a microestrutura e propriedades mecânicas. No entanto, ligas excessivas podem impactar negativamente a resistência à oxidação.

Q: Qual é a diferença entre o pó de TiAl3 PREP e o de átomos gasosos?

R: Os pós PREP têm partículas finas e esféricas, ideais para fabricação de aditivos, ao passo que o pó atomizado a gás possui partículas um pouco mais grosseiras, mais econômicas, apropriadas para prensagem e sinterização.

P: Quais precauções devem ser tomadas ao manusear o pó TiAl3?

R: O pó de TiAl3 é inflamável e propenso à oxidação. EPI apropriado deve ser usado e o manuseio deve ocorrer em atmosfera inerte para prevenir contaminação. A umidade e a exposição ao oxigênio degradam a qualidade do pó.

Conclusão

Em resumo, TiAl3 é um importante material intermetálico de alta temperatura disponível na forma de pó para diversas aplicações. Suas propriedades, como baixa densidade, resistência e resistência à oxidação em temperaturas elevadas, o tornam adequado para as indústrias aeroespacial, automotiva e de energia. O manuseio, o armazenamento e o teste adequados do pó são essenciais para alcançar as propriedades finais da peça. O TiAl3 oferece vantagens sobre as ligas de titânio convencionais para casos de uso estrutural de alta temperatura, apesar de algumas limitações na usinagem e ductilidade em temperatura ambiente. A pesquisa em andamento visa melhorar ainda mais o material por meio de adições de ligas e técnicas de processamento inovadoras.