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Pó TiAl3
TiAl3 powder is an intermetallic compound composed of titanium and aluminum. It is lightweight, oxidation resistant and can withstand high temperatures. This makes it suitable for use in aerospace, automotive, energy and other high performance applications. Some key properties and characteristics of TiAl3 powder: TiAl3 Powder Properties and Characteristics Chemical formula TiAl3 Density 3.4 g/cm3…
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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.
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