Pó TiAl3

O pó de TiAl3 é um composto intermetálico composto de 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 propriedades e características fundamentais do pó de TiAl3 :

Propriedades e características do pó de 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 x 10^-4 m²
Resistência à oxidação	Excelente até 1000¡«C

O pó de TiAl3 pode ser produzido por meio de vários métodos, incluindo atomização de gás, processo de eletrodo rotativo de plasma (PREP) e liga mecânica. O tamanho do pó, morfologia, composição, microestrutura e outras propriedades dependem do método de produção.

O teor de titânio está normalmente no intervalo de 55-65% em peso e o alumínio compõe o restante. Pequenas quantidades de cromo, nióbio, carbono ou oxigênio podem estar presentes em até 1% no máximo. A razão de Ti:Al pode ser ajustada para otimizar as propriedades.

Propriedades do pó de TiAl3

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

As principais propriedades incluem baixa densidade em comparação com 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
Formas das Partículas	Predominantemente esférico
Tamanho das partículas	10 – 150 µm
Fluidez	Bom
Densidade Aparente	~ 2,5 g / cm3
Densidade de Batida	~3,5 g/cm3
Área de Superfície	0.1-0.3 m2 /g
Pureza	>99,5%

O pó TiAl3 possui morfologia esférica com superfície lisa, boa fluidez e características de empacotamento. Possui baixo teor de oxigênio e nitrogênio, para evitar fragilização.

Aplicações do Pó de TiAl3

Algumas das principais aplicações que tiram proveito das propriedades do TiAl3 incluem:

Aplicações do pó TiAl3 na fabricação aditiva

• O pó de TiAl3 é usado em processos de fusão de leitos de pó, como fusão seletiva a laser (SLM) e fusão por feixe de elétrons (EBM), para fabricar complexos componentes de aluminato de titânio para as indústrias automotiva e aeroespacial.
• Ele tem reatividade mais baixa e impressão mais fácil em comparação ao Ti6Al4V em AM em leito de pó. As peças de TiAl3 possuem microestrutura fina e propriedades mecânicas comparáveis às ligas fundidas e forjadas.
• AM com TiAl3 permite projetos mais leves, conta de peças reduzida e consolidação de conjuntos para pás de turbina, rodas de turbocompressor, componentes de escape, etc.

Aplicações de TiAl3 em pó em revestimento térmico

• Revestimentos por spray de plasma de pó de TiAl3 promovem resistência à oxidação e à corrosão em altas temperaturas em pás de turbina, palhetas, câmaras de combustão, etc.
• Ele possui melhor capacidade de temperatura do que ligas de níquel e revestimentos de titânio. Revestimentos de TiAl3 podem operar a 700-900¡«C.
• Revestimentos são aplicados através de plasma em spray, oxi-combustível de alta velocidade (HVOF) ou processos de spray quente. A espessura típica do revestimento é de 150-500 mícrons.

Aplicações do Pó de TiAl3 no Revestimento a Laser

• O pó de TiAl3 pode ser revestido a laser em substratos de liga de titânio ou níquel para formar uma camada protetora de liga de superfície.
• A camada revestida transmite melhor resistência a altas temperaturas, resistência a oxidação e resistência ao desgaste.
• Revestimento por laser é usado em componentes de motores de aeronaves e turbinas terrestres expostos a condições de corrosão a quente.

Especificações do pó TiAl3

O pó TiAl3 está disponível em várias classes padrão que estão em conformidade com especificações como:

Composições em Pó de TiAl3

Nota	Ti wt%	Al wt%	Outro
Ti-45Al-3Nb	45%	Equilíbrio	3% Nb
Ti-55Al	55%	Equilíbrio	–
Ti-62Al	62%	Equilíbrio	–

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

Distribuição de tamanho de partícula de pó TiAl3

Tamanho das partículas	Distribuição
−150 + 45Ã×m	Máximo de 5%
-45 +22 ×m	40-60%
-22 Ä×m	Equilíbrio

As distribuições de tamanho típicas para processos de AM são centradas em torno de 22-45 Ã × m com multas mínimas abaixo de 22 Ã × m. Tamanhos maiores de até 150 Ã × m são usados para spray térmico.

Padrões de Pó TiAl3

• ASTM B821 - Padrão para Preparação de Pós e Compactos de Ligas refratárias por Técnicas de Plasma
• AMS 4982 - Farelo consumíveis, aluminides de titânio, atomizado por plasma
• AMS 7008 - Pó de Liga de Titânio Alumineto para Revestimentos por Aspersão Térmica

Fabricação de pó, amostragem, testes e aceitação seguem padrões industriais para ligas refratárias e a ligas de alumínio e de titânio.

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

Comparação de pó de TiAl3 com outros pós

Parâmetro	TiAl3	Ti6Al4V	AlSi10Mg
Densidade	Mais baixo	Maior	Mais baixo
Resistência à alta temperatura	Maior	Mais baixo	Muito mais baixo
Resistência à oxidação	Excelente	Moderado	Pobre
Condutividade térmica	Maior	Mais baixo	Maior
Custo	Maior	Mais baixo	Mais baixo
Fabricabilidade	Mais difícil	Mais fácil	Mais fácil
APLICATIVOS	Aeroespacial, automotivo	Aeroespacial, biomédico	Automotivo, geral

• TiAl3 tem maior resistência do que ligas de titânio como Ti6Al4V em temperaturas acima de 600¡«C
• Oferece melhor resistência à oxidação em comparação com as ligas de titânio e alumínio
• Mais cara que as ligas de titânio devido ao alto teor de alumínio
• Não são tão facilmente usinadas nem conformadas quanto as ligas de titânio à temperatura ambiente
• Mais adequado para aplicações estruturais de alta temperatura

Ao compreender onde a liga TiAl3 é superior ou inferior em comparação a outros sistemas de ligas, pode-se identificar as aplicações ideais para alavancar as 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	Graus do Produto	Localização
AMETEK	TiAl3-100A, TiAl3-500	Estados Unidos
AP&C	TiAl3-230, TiAl3-360	Canadá
Sandvik	Pó de TiAl3 Osprey	Suécia
TLS Technik	TiAl3-100A	Alemanha
Praxair	TiAl3-100A	Estados Unidos

Preço do Pó TiAl3

Nota	Tamanho das partículas	Faixa de preço
TiAl3-100A	15-45 úm	$450 a $550 por quilograma
TiAl3-230	45-180 µm	$350-$450/kg
TiAl3-500	10h45min	$500-$600/kg

Os preços variam de acordo com o volume de aquisição, os níveis de pureza, a distribuição do tamanho das partículas e a morfologia. Composições de ligas personalizadas também são possíveis mas mais caras.

Perguntas frequentes

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

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

P: O TiAl3 é compatível com as ligas de titânio?

A: TiAl3 tem uma solubilidade sólida muito limitada em ligas de titânio como Ti6A14V. Não é recomendado 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 e Cu foram ligados ao TiAl3 para modificar a microestrutura e as propriedades mecânicas. No entanto, uma lição excessiva pode impactar negativamente a resistência à oxidação.

P: Qual a diferença entre o pó de TiAl3 PREP e o pó atomizado a gás?

A: O pó PREP possui finas partículas esféricas ideais para manufatura aditiva, ao passo que o pó atomizado a gás possui partículas ligeiramente mais grossas e vantajosas economicamente, adequadas para prensagem e sinterização.

**P: Quais as precauções que devem ser tomadas ao manusear pó de TiAl3?**

A: O pó TiAl3 é inflamável e propenso à oxidação. Deve-se usar EPI adequados e o manuseio deve ocorrer sob atmosfera inerte para prevenir contaminação. A exposição à umidade e oxigênio degrada a qualidade do pó.

Conclusão

Resumindo, o TiAl3 é um importante material intermetálico de alta temperatura disponível em forma de pó para várias aplicações. Suas propriedades como baixa densidade, resistência e resistência à oxidação em altas temperaturas o tornam adequado para as indústrias aeroespacial, automotiva e de energia. O manuseio, armazenamento e teste adequados do pó são essenciais para atingir 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 usinabilidade 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.