Pó de liga de titânio refratário PREP

Visão geral do pó de liga de titânio refratário PREP

A liga PREP (Plasma Rotating Electrode Process) é um pó de liga de titânio refratário de alto desempenho projetado para a fabricação aditiva de componentes que necessitam de excelentes propriedades mecânicas em temperaturas extremas.

Este artigo fornece um guia abrangente sobre o pó de liga de titânio PREP, abrangendo composição, propriedades, parâmetros de impressão, aplicações, especificações, fornecedores, manuseio, inspeção, comparações, prós e contras e perguntas frequentes. As informações quantitativas são apresentadas em tabelas fáceis de consultar.

Composição do pó de liga de titânio PREP

A liga PREP tem uma composição complexa que contém vários elementos solúveis:

Elemento	% do Peso	Objetivo
Titânio	Equilíbrio	Elemento da matriz principal
Alumínio	5 – 7	Fortalecedor de solução sólida
Lata	1 – 3	Fortalecedor de solução sólida
Zircônio	0.5 – 2	Controle da estrutura do grão
Molibdênio	1 – 3	Fortalecedor de solução sólida
Silício	0.5 – 1.5	Resistência à oxidação
Nióbio	1 – 3	Formador de metal duro
Tântalo	1 – 3	Formador de metal duro

Quantidades residuais de boro e carbono também são adicionadas para fortalecer os limites dos grãos.

Propriedades do pó de liga de titânio PREP

A liga PREP apresenta uma combinação excepcional de propriedades:

Propriedade	Descrição
alta resistência	Excelente resistência à tração e à fluência até 700¡"C
Resistência à fadiga	Alta vida útil à fadiga em temperaturas elevadas
Resistência à fratura	Até 100 MPa-©|m
Resistência à oxidação	Forma uma escala protetora de óxido
Estabilidade térmica	Estabilidade microestrutural após exposições prolongadas
Tolerância a danos	Resistente ao crescimento de rachaduras
biocompatibilidade	Não-tóxico e antialérgico

As propriedades permitem componentes leves para aplicações exigentes.

Parâmetros de impressão AM para pó de liga de titânio PREP

Os parâmetros típicos do processo de AM incluem:

Parâmetro	Valor Típico	Objetivo
Altura da camada	30-50 ×m	Resolução versus velocidade de construção
Potência do laser	150-500 W	Derretimento suficiente sem evaporação
Velocidade de digitalização	750-1500 mm/s	Densidade versus taxa de produção
Espaçamento da escotilha	80-120 ×m	Propriedades mecânicas
Prensagem isostática a quente	900¡"C, 100 MPa, 3 horas	Eliminar vazios internos

Parâmetros otimizados para densidade, microestrutura, taxa de construção e requisitos de pós-processamento.

Aplicações de peças de titânio PREP impressas em 3D

Os componentes da liga PREP atendem a aplicações críticas, incluindo:

Indústria	Componentes
Aeroespacial	Lâminas de turbina, peças de compressor, suportes
Automotivo	Bielas, válvulas, rodas do turbocompressor
Médico	Implantes ortopédicos, ferramentas cirúrgicas
Químico	Bombas, válvulas, vasos de reação
Geração de energia	Componentes do caminho do gás quente

As vantagens em relação aos equivalentes forjados incluem geometrias complexas e desenvolvimento acelerado.

Especificações do pó de titânio PREP para AM

O pó de liga PREP deve atender a especificações rigorosas:

Parâmetro	Especificação
Intervalo de tamanho de partícula	15-45 ×m típico
Formas das Partículas	Morfologia esférica
Densidade Aparente	>2,5 g/cc
Densidade de Batida	>4,5 g/cc
Vazão de fluxo do corredor	>35 s para 50 g
Pureza	>99,95%
Conteúdo de oxigênio	<1000 ppm

Distribuições de tamanho personalizadas e níveis de oxigênio controlados disponíveis.

Fornecedores de pó de liga de titânio PREP

O pó da liga PREP é fornecido por:

Fornecedor	Localização
Praxair	Estados Unidos
AP&C	Canadá
Tekna	Canadá
Metalysis	Reino Unido
Tecnologia LPW	Reino Unido
EOS	Alemanha

Os preços variam de $250/kg a $450/kg com base na qualidade, na distribuição de tamanho e no volume do pedido.

Manuseio e armazenamento do pó de titânio PREP

Por ser um material reativo, o manuseio cuidadoso do pó da liga PREP é essencial:

• Armazene os recipientes fechados sob gás inerte, como argônio
• Evite a exposição ao ar e à umidade durante o manuseio
• Use equipamentos devidamente aterrados
• Evite o acúmulo de poeira para minimizar o risco de explosão
• Recomenda-se ventilação local com exaustão
• Use EPI adequado e evite a inalação

Técnicas e controles adequados evitam a oxidação do pó.

Inspeção e teste do pó de titânio PREP

Os lotes de pó de liga PREP são validados usando:

Método	Parâmetros testados
Análise granulométrica	Distribuição de Tamanho de Partícula
imagens SEM	Morfologia da partícula
EDX	Química/composição
XRD	Fases presentes
Picnometria	Densidade
Vazão de fluxo do corredor	Fluidez do pó

Os testes de acordo com as normas ASTM garantem a consistência de lote para lote.

Comparação da liga PREP com pós de titânio alternativos

A liga PREP se compara a outros materiais de titânio como:

Liga	Força	Resistência à oxidação	Custo	Capacidade de impressão
PREP	Excelente	Excelente	Alto	Bom
Ti64	Bom	Bom	Médio	Razoável
Ti6242	Excelente	Bom	Alto	Razoável
CP-Ti	Baixo	Excelente	Baixo	Excelente

O PREP oferece as melhores propriedades gerais, mas a um custo mais alto do que as ligas mais eficientes, como o Ti64.

Prós e contras do pó de titânio PREP para AM

Prós	Contras
Excelente resistência a altas temperaturas	Caro em comparação com o Ti64 e o CP-Ti
Excelente resistência à fadiga termomecânica	Maior densidade do que outras ligas de titânio
Geometrias complexas viáveis	Obrigatório o manuseio em atmosfera controlada
Anisotropia mais baixa do que o Ti64 e o CP-Ti	Processamento muito sensível à técnica
Propriedades correspondentes às formas forjadas PREP	Fornecedores limitados e variantes de ligas

O PREP permite a fabricação de aditivos com desempenho excepcional, mas exige um controle muito rigoroso das condições do processo.

Perguntas frequentes sobre o pó de liga de titânio PREP

P: Para que a liga de titânio PREP é usada na AM?

R: A liga PREP é usada para imprimir em 3D componentes aeroespaciais e automotivos leves que precisam de propriedades mecânicas extremamente altas em temperaturas de até 700¡"C.

P: Qual é o tamanho de partícula recomendado para a impressão da liga de titânio PREP?

R: Uma faixa de tamanho de pó de 15 a 45 mícrons proporciona um bom equilíbrio entre fluidez, alta resolução e peças impressas densas.

P: O titânio PREP requer prensagem isostática a quente após o AM?

R: O HIP é recomendado para eliminar os vazios internos, maximizar a resistência à fadiga e atingir a densidade total. Ele pode não ser obrigatório para aplicações não críticas.

P: Qual material tem as propriedades mais próximas da liga de titânio PREP?

R: O Ti-6Al-4V tem densidade comparável e boa resistência a altas temperaturas, mas menor resistência à oxidação em comparação com as ligas PREP.

P: Quais são as vantagens da liga PREP em relação à liga Ti-6Al-4V em AM?

R: As principais vantagens são a maior resistência à tração e à fadiga até 700¡"C, além de uma resistência significativamente melhor à fluência e à fadiga termomecânica.

P: Que precisão pode ser obtida com as peças impressas de titânio PREP?

R: Após o pós-processamento, os componentes PREP impressos podem atingir tolerâncias dimensionais e acabamento de superfície comparáveis às peças de titânio usinadas por CNC.

P: Quais defeitos podem ocorrer durante a impressão da liga de titânio PREP?

R: Os possíveis defeitos são rachaduras, distorção, porosidade, fusão incompleta e rugosidade da superfície. A maioria pode ser minimizada por meio de parâmetros otimizados.

P: As estruturas de suporte podem ser facilmente removidas das peças AM de titânio PREP?

R: Os suportes mínimos projetados adequadamente são facilmente removíveis após a impressão devido às excelentes propriedades mecânicas das ligas PREP.

P: Que tipo de pós-processamento é normalmente feito nos componentes de titânio PREP?

R: Prensagem isostática a quente, tratamento térmico, usinagem de fluxo abrasivo, usinagem CNC e eletropolimento são pós-processos comumente usados.

P: Qual é a principal diferença entre o Ti-6Al-4V Grau 5 e o Grau 23?

R: O Grau 5 tem maior teor de oxigênio para melhor fluidez do pó, enquanto o Grau 23 tem menor teor de oxigênio para maior tenacidade à fratura e resistência à fadiga.