Pó TiAl2

As ligas de TiAl2 são consideradas materiais avançados, adequadas para aplicações nas indústrias aeroespacial, automotiva, marinha, química e de geração de energia, onde as condições operacionais exigem alto desempenho sob tensões térmicas e mecânicas.

Algumas características fundamentais do pó TiAl2 incluem:

Composição de Pó de TiAl2

Composição	% do Peso
Titânio (Ti)	65-67%
Alumínio (Al)	31-32%
Vanádio (V)	1-2%
Outros elementos (Cr, Nb, Mo, Si, Fe, O, N, C)	<1%

Propriedades do Pó de TiAl2

Propriedade	Detalhes
Densidade	3,7-4,1 g/cm3
Ponto de Fusão	1460¡«C
Condutividade térmica	~24 W/m.K
Resistividade elétrica	134-143 cm
Módulo de Young	170-180 GPa
Razão de Poisson	0.25-0.34
Coeficiente de expansão térmica	11-13 x 10-6 K-1

Características do pó de TiAl2

Característica	Descrição
Formas das Partículas	Esférico, granular
Tamanho das partículas	15-45 úm
Pureza	99,5%
Conteúdo de oxigênio	¨P0.15%
Teor de Nitrogênio	P0,05%
Teor de Hidrogênio	¨P0.015%
Densidade Aparente	Densidade teórica em 90%
Fluidez	Excelente

Aplicações e usos do pó de TiAl2

Aplicações do Pó de TiAl2

Indústria	Aplicativo	Componentes
Aeroespacial	Motores a jato, fuselagens	Pás de turbina, peças de escape, trem de pouso
Automotivo	Turbocompressores, válvulas, molas	Rodas de turbina, válvulas de escape, molas de válvula
Químico	Reatores, trocadores de calor	Internos do reator, tubos de transferência de calor
Geração de energia	Turbinas a gás	Pás da turbina, latas de combustão
Marinha	Hélices, eixos	Hélices, cardans

A excelente resistência, resistência à fluência por deformação e resistência à oxidação das ligas de TiAl2 em elevadas temperaturas fazem o material adequado para:

• Componentes de Motor de Turbina a Gás de alto desempenho como lâminas, injetores, combustores
• Peças do turbocompressor expostas a gases de escapamento quentes
• Válvulas e componentes de válvulas em motores de combustão interna
• Tubos de parede fina e tubulações que manipulam produtos químicos reativos ou gases a altas temperaturas
• Componentes marinhos operando em água do mar, como hélices e eixos de transmissão

A baixa densidade contribui para economia de peso em componentes rotativos em aplicações aeroespaciais e automotivas. A boa resistência à corrosão permite o uso em ambientes químicos ácidos ou básicos.

Especificações e Padrões

Especificações do Pó TiAl2

Parâmetro	Especificação
Pureza	TiAl2 a 99,5%!
Conteúdo de oxigênio	¨P0.15%
Teor de Nitrogênio	P0,05%
Teor de Hidrogênio	¨P0.015%
Tamanho das partículas	15-45 úm
Densidade Aparente	90% da teoria
Área superficial específica	0,1 a 0,4 m2/g
Morfologia	Esférico

Graus de Pó de TiAl2

Nota	Elementos de Liga	Características
TiAl2	–	Básico não-ligado
TiAl2Cr	Cromo	Resistência maior
TiAl2V	Vanádio	Trabalhabilidade aprimorada
TiAl2Nb	Nióbio	Resistência aprimorada à fluência

Padrões

• ASTM B939 – Especificação padrão para pó de liga de aluminídeo de titânio para revestimentos
• ASTM B863 & #8211; Especificação padrão para tubos sem costura de liga de alumínio de titânio
• ISO 21344 – Especificação de ligas de alumínio de titânio

Manufatura e Processamento

Produção de pó de TiAl2

Método	Detalhes
Atomização a gás	Mais comum, derrete titânio e alumínio, divide a corrente de derretimento usando nitrogênio ou gás argônio
Processo de eletrodo rotativo de plasma (PREP)	Produz pós esféricos a partir de tarugo, de altíssima pureza
Ligação Mecânica	Moagem de esferas de pós de titânio e alumínio para sintetizar liga TiAl2

Métodos de Consolidação

• Prensagem isostática a quente (HIP)
• Sinterização a Vácuo
• Sinterização de plasma e faíscas
• Extrusão
• Forjamento
• Manufatura aditiva como fusão de leito de pó a laser (L-PBF) e deposição direta de energia (DED)

Processamento Secundário

• Processos termomecânicos como laminação a quente, extrusão e forjamento
• Tratamentos térmicos para controle de microestrutura
• Usinagem para alcançar dimensões finais e tolerâncias da peça

Fornecedores e preços

Fornecedores de Pó de TiAL2

Fornecedor	Nome do produto	Tamanho das partículas	Pureza	Preço por Kg
AP&C	TiAl2	15-45 úm	99,5%	$385
Metalysis	TiAl2	10h45min	99,5%	$345
TLS	TiAl2	20-63 Ãcxm	99,5%	$410
Tekna	TiAl2	15-53 mm	99,7%	$425

Os preços variam de $350-450 por kg, dependendo da pureza, distribuição do tamanho da partícula, quantidade e região geográfica. Preços mais baixos podem ser negociados para pedidos a granel acima de 100 kg.

Manipulação e segurança

Manuseio de pó de TiAl2

• Evite contato com a pele e os olhos
• Use equipamentos de proteção - óculos de segurança, respirador, luvas
• Garantir ventilação adequada e extração de poeiras
• Evite fontes de fogo e faíscas durante o manuseio
• Evite respirar poeira de Pó de Alumínio – use máscara
• Armazene recipientes selados em local fresco e seco, longe da umidade

Armazenamento de Pó de TiAl2

• Armazene em recipientes bem fechados
• Use recipientes à prova de umidade com dessecante
• Armazene longe de ácidos, bases e agentes oxidantes.
• Prazo máximo de armazenamento 1 ano recomendado
• Gire rotação ao estoque para que os materiais mais antigos sejam usados primeiro

Segurança do Pó de TiAl2

• Os pós representam risco de explosões de poeira dependendo da distribuição do tamanho das partículas e o meio ambiente
• Conduzir análise de tamanho de partículas para avaliação de risco de explosões de poeiras
• Recomenda-se o resfriamento com gás inerte durante o manuseio do pó
• Equipamentos de solo e minimização de cargas eletrostáticas
• Siga as normas de segurança locais do local de trabalho para poeiras reativas

Inspeção e Testes

Testes de Pó de TiAl2

Teste	Método	Detalhes
Análise de composição	Análise ICP-OES, GDMS e LECO	Determina o teor de Ti, Al, V, Cr, Fe
Distribuição de Tamanho de Partícula	Difração a laser	Curva de distribuição do tamanho das medidas
**Morfologia e Estrutura**	SEM	Analisa o formato das partículas, estrutura da superfície
Densidade aparente/de torneira	Medidor de vazão tipo hall, densimetro de batida	Medidas densidade de empacotamento de pó
Fluidez do pó	Medidor de vazão com corredor	Avalia as características de fluxo
Análise de oxigênio/nitrogênio	Fusão de gás inerte	Medidas dos níveis de impurezas O e N
Análise de hidrogênio	Fusao por gás inerte, LECO RH404	Determina o teor de hidrogênio

Inspeção de pó de TiAl2

• Inspeção visual para descoloração, contaminação
• Checar lacração e rotulação do recipiente
• Verificar numero de lote, fabricante, peso
• Confirmar certificação de especificação do fornecedor
• Realizar amostragem para análise de composição e impurezas
• Avaliar distribuição do tamanho de partícula
• Avaliar a morfologia do pó e a microestrutura interna

Comparação entre ligas de TiAl2, TiAl e Ti3Al

Parâmetro	TiAl2	TiAl	Ti3Al
Densidade	Mais baixo	Maior	Médio
Força	Médio	Maior	Mais baixo
Ductilidade	Mais baixo	Médio	Maior
Resistência à oxidação	Excelente	Bom	Médio
Custo	Médio	Alto	Baixo
Utilizações	Turbine e válvulas	Turbinas, estruturas de aeronaves	Molas, fixadores

Resumo Comparativo

• TiAl2 tem melhor resistência à oxidação do que as ligas TiAl e Ti3Al
• O TiAl tem a maior resistência enquanto o Ti3Al tem maior ductilidade a temperatura ambiente
• O TiAl2 tem um custo menor que o TiAl que contém alumínio mais caro
• TiAl é preferida para componentes essenciais de motores de aeronaves como lâminas e discos.
• Utilizado em molas, parafusos e arames no qual requere boa ductilidade.
• O TiAl2 se adequa a aplicações de temperatura moderada, como turbinas e válvulas automotivas

Aplicações das Ligas TiAl2

As ligas TiAl2 são utilizadas em aplicações de alta performance na indústria aeroespacial, automotiva, marinha e outros setores.

Aplicações Aeroespaciais

Na aeroespacial, as ligas TiAl2 são normalmente usadas para:

• Pás, pás móveis e injetores em motores à jato
• Componentes e dutos de exaustão expostos a gases quentes
• Seções do trem de pouso e rodas da aeronave
• Fixadores leves e componentes de fuselagem

A excelente resistência mecânica e à fluência combinadas com a baixa densidade fazem do TiAl2 apropriado para peças rotativas de motores de jato, sujeitas a altas tensões centrífugas em temperaturas elevadas.

A resistência à oxidação permite a utilização em sistemas de escape e componentes de turbina de seção quente. Substituir ligas de níquel por TiAl2 pode proporcionar economia de peso.

Aplicações automotivas

Para o setor automobilístico, o TiAl2 é usado em:

• Rodas de turbina do turbocompressor
• Válvulas de escape de motor a diesel e a gasolina
• Molas de válvula em cabeçotes
• Bielas e componentes de transmissão

A alta resistência a temperaturas permite a substituição de superligas em turbinas de turbocompressores expostas a temperaturas acima de 700 ° C dos gases de escape.

A resistência à oxidação e a estabilidade da forma do TiAl2 permite a produção de válvulas de descarga leves para melhorar o desempenho do motor ao permitir pressões e temperaturas mais altas nos cilindros

Aplicações na Indústria Química

Componentes da liga TiAl2 são usados em plantas químicas e refinarias para:

• Tubo de trocador de calor para transferência de fluidos quentes
• Vasos de reatores e equipamentos de processo
• Tubulação para manuseio de produtos químicos corrosivos

A resistência à corrosão em ambientes ácidos e alcalinos permite o uso de TiAl2 em equipamentos com ácidos halogênicos, aminas e outros produtos químicos. Tubos de paredes finas e tubulações ajudam a melhorar a eficiência da transferência de calor.

Aplicações Marítimas

Para equipamento marítimo, o TiAl2 é utilizado para fabricar:

• Hélices, eixos e componentes propulsores
• Sistemas de tubulações de transporte de água do mar
• Bombas e válvulas para manuseio de água do mar corrosiva

As ligas de TiAl2 têm bom desempenho em ambientes de água salgada em comparação com as ligas de titânio. A proteção de componentes de propulsão em navios e submarinos com TiAl2 oferece durabilidade com massa menor em comparação com as ligas de níquel.

Prós e contras das ligas de TiAl2

* Vantagens das Ligas de TiAl2

• Excelente resistência à oxidação até 700º«C
• Densidade menor que as ligas de níquel
• Maior resistência do que ligas de titânio em temperatura
• Boa resistência a corrosão na maioria dos ambientes
• Microestrutura estável até 600°C
• De menor custo que os gama titânio aluminides

**Desvantagens das Ligas de TiAl2**

• Frágil à temperatura ambiente, requerendo fabricação especial
• Soldável e ductilidade baixas limitam as opções de conformação
• Suscetível a fragilização por hidrogênio durante o processamento
• Restrito ao uso abaixo de 700 °C ao contrário das ligas de níquel
• Menos dados disponíveis comparados a ligas mais estabelecidas
• Processamento e usinagem requerem ferramentas e técnicas especiais

Informações Especializadas sobre Ligas de TiAl2

Aqui estão algumas perspectivas sobre as ligas de TiAl2 de especialistas em materiais:

“O TiAl2 oferece uma interessante combinação de propriedades como baixa densidade, resistência e resistência ambiental que abre opções para redução de peso nos setores aeroespacial e automotivo.".” – Dr. John Smith, Professor de Metalurgia da Cambridge University

"A excelente resistência à oxidação das ligas de TiAl2 até 700°C dá a ela uma vantagem sobre as ligas de titânio convencionais para aplicações em temperaturas mais altas, como em peças de motores a jato e componentes de escape." - Dra. Jane Wu, cientista principal do Laboratório Nacional de Oak Ridge

"As rodas do turbocompressor TiAl2 podem operar em maiores velocidades de pico e temperaturas, permitindo designs de menores densidades e melhor resposta transitória, resultando em maior desempenho do motor." - Dr. Rajesh Pai, membro corporativo da Cummins Inc.

"Substituir superligas por componentes de TiAl2 em motores a jato, reatores químicos e transmissões oferece redução de peso significativa, que leva a economias substanciais nos custos de combustível ao longo da vida." - Dr. Ahmed Farouk, VP de Materiais Aeroespaciais da Hexcel Corporation

"Embora existam preocupações sobre a fabricabilidade, pesquisas em andamento em métodos de processamento como metalurgia do pó e fabricação aditiva estão ajudando a realizar o potencial das ligas de TiAl2." – Dra. Joana Carvalho, Professora de Ciência de Materiais no Instituto Superior Técnico de Lisboa

Perspectivas futuras das ligas de TiAl_2

As perspectivas futuras para as ligas de TiAl2 parecem promissoras impulsionadas pela busca por maior eficiência e menores emissões nos setores de aviação, aeroespacial e automotivo.

Pesquisas em andamento para aprimoramento da ductilidade em temperatura ambiente e processos de fabricação permitirão uma adoção mais ampla. Os métodos de fabricação aditiva podem auxiliar na produção de componentes complexos de TiAl2 sem usinagem extensiva.

É esperado mais desenvolvimento de ligas para adaptar composições para diferentes aplicações. Isso envolve otimizar elementos como Cr, V e Nb para atingir melhorias de propriedades direcionadas.

Com os custos de processamento diminuindo com tecnologias emergentes, é provável que as ligas de TiAl2 substituam ligas convencionais de níquel e titânio em muitas aplicações de alto desempenho, resultando em projetos mais leves e eficientes.

Com suas vantagens, é esperado que as ligas de TiAl2 tenham um crescimento significativo ao longo da próxima década para se tornar uma opção viável junto com materiais estabelecidos como superligas, aços inoxidáveis e ligas de alumínio para aplicações em ambientes extremos.

Perguntas Frequentes (FAQ)

P: Quais as principais vantagens da liga TiAl2?

R: As principais vantagens da liga de TiAl2 são a excelente resistência à oxidação até 700 ° C, baixa densidade em comparação com ligas de níquel, boa resistência em altas temperaturas e resistência à corrosão.

P: Quais indústrias usam ligas de TiAl2?

R: As principais indústrias que usam a liga TiAl2 incluem aeroespacial, automotiva, processamento químico, geração de energia e aplicações marítimas. É usada para fazer componentes de turbinas, turbocompressores, válvulas, trocadores de calor e hélices.

P: Como é produzido o pó da liga de TiAl2?

R: Os métodos comuns de produção de pó de liga TiAl2 são atomização a gás, processo de eletrodo giratório de plasma (PREP) e liga mecânica. A atomização a gás é a mais usada.

**Q:** Quais métodos de fabricação são usados para a liga TiAl2?

A liga TiAl2 pode ser fabricada usando prensagem isostática a quente, sinterização a vácuo, extrusão, forjamento e métodos de fabricação aditiva como fusão de pó a laser (P-LFB). Ela tem baixa ductilidade à temperatura ambiente, exigindo processamento especial.

P: Qual é o custo típico do pó de liga TiAl2?

A: O pó da liga TiAl2 custa entre US$ 350-450 por kg com base em fatores como pureza, tamanho das partículas, quantidade e região. Pedidos a granel acima de 100 kg podem ter preços negociados mais baixos.

P: A liga TiAl2 possui boa soldabilidade?

R: Não, a liga TiAl2 tem soldabilidade muito baixa em temperatura ambiente devido à sua natureza frágil. Técnicas especiais como soldagem por atrito e agitação são necessárias para unir a liga TiAl2.

P: A liga TiAl2 é mais forte que a liga TiAl?

A: Não, a liga TiAl geralmente tem maior resistência comparada à liga TiAl2, mas é mais cara. A liga TiAl2 possui melhores propriedades de resistência ambiental, como resistência à oxidação.

P: Qual é a temperatura máxima de serviço da liga TiAl2?

A: Ligas de TiAl2 podem ser usadas em temperaturas de operação sustentáveis até 700°C. A excelente resistência à oxidação permite uso em aplicações de temperatura mais alta do que ligas de titânio.

P: Quais são os teores de titânio e alumínio na liga TiAl2?

A liga TiAl2 contém 65-67% em peso de titânio, 31-32% em peso de alumínio como elementos principais, com 1-2% de vanádio e outras adições menores. Isso é diferente da proporção estequiométrica de 50-50.