Поршок Ti6Al4V

Обзор порошка Ti6Al4V

Порошок Ti6Al4V, также известный как сплав титаноалюминий ванадия 5-го класса, является одним из самых популярных порошков титановых сплавов. Он содержит 6 % алюминия и 4 % ванадия в качестве легирующих элементов вместе с остатками титана.

Сферический порошок ти6а4в предлагает исключительное сочетание высокой прочности, низкого веса, устойчивости к коррозии, биосовместимостью, а также возможность реализации.

Ключевые свойства и преимущества порошка Ti6Al4V:

Свойства и характеристики порошка Ti6Al4V

Свойства	подробности
Состав	Сплав Ti-6Al-4V
Плотность	4,43 г/см³
Форма частиц	Преимущественно сферическая форма
Размерный ряд	15--45 микрон
Кажущаяся плотность	До 60% от истинной плотности
Текучесть	Хорошо
Сила	Высокая для титанового сплава
Коррозионная стойкость	Отличный

Ti6Al4V широко используется в аэрокосмической, медицинской, автомобильной, химической и потребительской промышленности благодаря сбалансированному профилю свойств.

Состав порошка Ti6Al4V

Типичный состав порошка Ti6Al4V:

Состав порошка Ti6Al4V

Элемент	Весовые %
Титан	Баланс
Алюминий	5.5-6.75%
Ванадий	3.5-4.5%
Кислород	<0,2%
Углерода	<0,1%
Азот	<0,05%
Водород	<0,015%
Железо	<0,3%

• Титан образует матрицу, обеспечивающую прочность и коррозионную стойкость
• Алюминий стабилизирует альфа-фазу и повышает прочность
• Ванадий стабилизирует бета-фазу и повышает обрабатываемость
• Другие элементы присутствуют в качестве примесей

Оптимизированные соотношения Ti-Al-V обеспечивают исключительное сочетание прочности, пластичности, ударной вязкости и прочности на усталость.

Физические свойства порошка Ti6Al4V

Физические свойства порошка Ti6Al4V

Имущество	Ценности
Плотность	4,43 г/см³
Температура плавления	1604-1660гг.¡«В
Теплопроводность	6,7 Вт/мК
Удельное электрическое сопротивление	170 Ã×´Î-см
Коэффициент термического расширения	8,4 х 10^-6 /K
Максимальная температура обслуживания	400¡«C

• Низкая плотность по сравнению со сталями
• Высокая температура плавления позволяет использовать в условиях умеренно повышенных температур
• Низкая теплопроводность требует особого внимания к конструктивным особенностям
• Высокое электрическое сопротивление, подходящее для изготовления коррозионностойких крепежных изделий
• КТР ниже, чем у сталей и никелевых сплавов

Эти свойства делают Ti6Al4V очень пригодным для многих легковесных конструкционных применений в различных отраслях.

Механические свойства порошка Ti6Al4V

Механические свойства порошка Ti6Al4V

Имущество	Ценности
Прочность на растяжение	950 – 1050 МПа
Предел текучести	860–950 МПа
Удлинение	10 – 18%
Твердость	330 – 380 HB (HB - твердость по Бринеллю)
Модуль упругости	110–120 ГПа
Усталостная прочность	400–500 МПа

• Отличное сочетание высокой прочности и приемлемой пластичности
• Прочность превышает показатели других марок титана, таких как технически чистый титан
• Твёрдость превышает твёрдость нелегированного титана
• Исключительная усталостная прочность делает его подходящим для циклических нагрузочных приложений

Свойства Ti6Al4V делают его пригодным для требовательных применений, требующих высокой удельной прочности и усталостной прочности.

Применение порошков Ti6Al4V

Порошок Ti6Al4V широко применяется в различных отраслях:

Применение порошков Ti6Al4V

Промышленность	Использование
Аэрокосмическая отрасль	Конструктивные элементы планера, элементы двигателя
Биомедицина	Ортопедические и стоматологические имплантаты
Автомобильный	Шатуны, клапаны, пружины
Химический	Резервуары, сосуды, теплообменники
Потребитель	Спортивные товары, корпуса часов, корпуса мобильных телефонов
3D-печать	Детали для аэрокосмической и медицинской техники

Примеры областей применения конкретных продуктов:

• Костные пластины, имплантаты для замены суставов
• Структурные элементы самолетов и вертолетов
• Автомобильные клапаны двигателей и шатуны
• Химическое оборудование, как трубы, насосы, вентили
• Спортивные товары, включая клюшки для гольфа и рамы велосипедов
• Аддитивное изготовление облегчённых конструкций

Ti6Al4V обеспечивает наилучшее соотношение прочность-масса и биосовместимость для критически важных конструктивных элементов в этих требовательных секторах.

Характеристики порошка Ti6Al4V

Ключевые спецификации и стандарты для порошка Ti6Al4V:

Стандарты на порошок Ti6Al4V

Стандартный	Описание
ASTM F2924	Сплав Ti6Al4V аддитивного производства
ASTM F3001	Технические характеристики газоатомизированного порошка титанового сплава для аддитивного производства
AMS 4954	Пределы состава порошка Ti-6Al-4V для аддитивного производства
ASTM B348	Технические характеристики порошков титана и титановых сплавов
ASTM F1472	Обработанный сплав Ti6Al4V для хирургических имплантатов

Эти определяют:

• Диапазоны химического состава
• Требуемые механические свойства
• Метод производства порошка - атомизация инертным газом.
• Пределы примесей, таких как O, N, C, Fe
• Распределение размеров частиц и морфология
• Методы тестирования для проверки качества порошка

Сертифицированный порошок Ti6Al4V, отвечающий данным техническим характеристикам, гарантирует оптимальные свойства и работу для различных отраслей применения.

Ti6Al4V Размеры частиц порошка

Распределение частиц порошка Ti6Al4V

Размер частиц	Характеристики
15--45 микрон	Стандартный размерный ряд
45-100 микрон	Оптимизирован для холодного напыления
5–25 микрон	Более мелкие размеры, используемые в процессах аддитивного производства с лазером

• Более мелкий порошок обеспечивает более высокое разрешение и качество поверхности
• Более грубый порошок подходит для методов с высокой скоростью осаждения, таких как холодное напыление.
• Диапазон размеров адаптирован на основе используемого производственного метода
• Сферическая морфология, сохраняемая в различных диапазонах размеров

Контроль за распределением частиц по размеру и морфологии имеет решающее значение для высокой плотности наполнения порошка, текучести и свойств конечной детали.

Кажущаяся плотность порошка Ti6Al4V

Кажущаяся плотность порошка Ti6Al4V

Кажущаяся плотность	подробности
До 60% от истинной плотности	Для сферической морфологии порошка
2,6 - 3,0 г/см³	Улучшается с более высокой плотностью упаковки

• Высокая насыпная плотность улучшает сыпучесть порошка и эффективность заполнения формы
• Оптимизированный сферический порошок позволяет получить значения до 65%
• Высокая кажущаяся плотность сводит к минимуму время цикла прессования

Максимально снижая удельный вес на этапе прессования, можно достичь эффективной автоматической порошковой прессовки и спекания высокой плотности.

Метод производства порошка Ti6Al4V

Производство порошка Ti6Al4V

Метод	подробности
Газовая атомизация	Газ высокого давления с инертным веществом разделяет поток расплавленного сплава на мелкие капли
Вакуумно-дуговая плавка	Высокочистые входные материалы очищены и расплавлены в вакууме
Несколько переплавов	Улучшает химическую однородность
Просеивание	Классифицирует порошок по разным фракциям размера частиц

• Газовая атомизация с инертным газом производит чистый, сферический порошок.
• Вакуумная обработка сводит к минимуму газообразные примеси
• Многократные переплавки повышают однородность состава
• Постобработка позволяет контролировать распределение частиц по размеру

Автоматизированные методы в сочетании со строгим контролем качества дают надёжный и стабильный порошок Ti6Al4V, пригодный для критически важных применений.

Цены на порошок Ti6Al4V

Цены на порошок Ti6Al4V

Фактор	Влияние на цену
Степень чистоты	Рост цен на более высокую степень очистки
Размер частиц	Сверхтонкий порошок дороже
Количество заказа	Скидка за оптовые заказы
Метод производства	Применение многократных переплавок увеличивает стоимость
Упаковка	Цилиндры с наполнителем аргоном стоят дороже
Срок выполнения	Ускоренные сроки доставки повышают цену

Ориентировочное ценообразование

• Ti6Al4V для медицинских приложений: 150-250 долл. США за кг
• Ti6Al4V для промышленных применений: 100-150 долларов США за кг

Значительно более низкие цены при заказе оптом в объеме тонн.

Поставщики порошка Ti6Al4V

Поставщики порошка Ti6Al4V

Компания	Местоположение
AP&C	США, Канада
Carpenter Additive	США
Met3DP	Китай
TLS Технология	Германия
Sandvik Osprey	Соединённое Королевство
Текна	Канада

Ключевые факторы выбора:

• Предлагаемый диапазон степеней чистоты и размеров частиц
• Качество и стабильность порошка от партии к партии
• Производственные мощности и сроки обработки
• Соответствие медицинским и аэрокосмическим стандартам
• Уровни ценообразования на основе объема заказа
• Технические знания и поддержка клиентов

Обработка и хранение порошка Ti6Al4V

Обработка порошка Ti6Al4V

Рекомендация	Причина
Избегать вдыхания	Из-за риска повреждения легочной ткани мелкими частицами
Используйте защитную маску	Предотвращение случайного проглатывания
Обращаться в вентилируемых местах	Уменьшение содержания в воздухе взвешенных частиц
Убедитесь в отсутствии источников возгорания	Порошок может гореть в кислородной атмосфере
Выполнять антистатические протоколы	Предотвращение возгорания от статического разряда при обращении
Хранить плотно закрытые контейнеры в прохладном, сухом месте.	Предотвращение впитывания влаги и реакционной способности

Хотя порошок Ti6Al4V является относительно инертным, рекомендуемые меры предосторожности следует предпринять при его обработке и хранении, чтобы сохранить чистоту.

Проверка и тестирование порошка Ti6Al4V

Испытание порошка Ti6Al4V

Тест	подробности
Химический анализ	Использование ИСП-спектрометрии для проверки состава
Распределение размера частиц	Лазерная дифракция, используемая для определения распределения размеров
Кажущаяся плотность	Измеряется расходомером Холла в соответствии со стандартом ASTM B212
Морфология порошка	Сканирующая электронная микроскопия для проверки сферичности частиц
Анализ расхода потока	С использованием воронки расходомера Холла
Испытание уплотнения насыпью	Плотность, измеренная после механического постукивания по образцу порошка

Тестирование обеспечивает соответствие порошка требуемому химическому составу, физическим характеристикам, морфологии, плотности и характеристикам сыпучести в соответствии с действующими стандартами.

Пылеобразные характеристики и недостатки Ti6Al4V

Преимущества порошка Ti6Al4V

• Отличное соотношение прочности к массе
• Высокая усталостная прочность и вязкость разрушения
• Исключительная коррозионная стойкость
• Хорошая ковкость и штампуемость
• Высокая биосовместимость для медицинских целей
• Выгодно по сравнению с другими титановыми сплавами

Ограничения порошка Ti6Al4V

• Умеренная устойчивость к высокотемпературному окислению
• Предел прочности ниже, чем у некоторых титановых сплавов
• Высокая реакционная способность требует инертной обрабатывающей среды
• Трудно обрабатывать в полностью спеченном состоянии
• Ограничения при сварке сплава
• Вопросы токсичности относительно элемента ванадия

Сравнение с порошками «Ti64» и второго сорта титана

Ti6Al4V против Ti64 и порошка 2-го сорта

Параметр	Ti6Al4V	Ti64	Ti 2 класса
Алюминий	6%	6%	–
Ванадий	4%	4%	–
Сила	950-1050 МПа	950-1050 МПа	420-550 МПа
Пластичность	10-18%	10-18%	15-30%
Цена	Умеренный	Умеренный	Низкий
Использование	Авиакосмическая, медицинская	Космическая, автомобильная	Промышленный, потребительский

• Ti6Al4V и Ti64 обладают практически одинаковыми свойствами
• Сорт Ti 2 обеспечивает более высокую вязкость, но меньшую прочность
• Ti6Al4V предпочтительнее для ответственных конструкционных элементов, требующих высокой прочности

Часто задаваемые вопросы о порошке Ti6Al4V

В: Каковы основные области применения порошка Ti6Al4V?

A: Основные варианты применения: элементы конструкции аэрокосмических систем, биомедицинские имплантаты (такие, как тазобедренные и коленные суставы), автомобильные детали (например, клапаны и шатуны), компоненты химического технологического оборудования, предметы личного потребления, такие как спортивные товары и корпусы часов.

Q: Почему Ti6Al4V является самым популярным титановым сплавом?

A: Ti6Al4V - лучший из всех других сплавов по сочетанию высокой прочности, низкого веса, высокой вязкости разрушения, коррозионной стойкости, биосовместимости, свариваемости и приемлемой цены.

В: Какие меры предосторожности следует соблюдать при работе с порошком из сплава Ti6Al4V?

A: В число рекомендуемых мер предосторожности входят использование защитного снаряжения, работа в инертной среде, устранение источников возгорания, контроль статических зарядов, использование неискрящих инструментов и хранение герметичных контейнеров в прохладном, сухом месте.

Вопрос: Как ванадий влияет на свойства сплава Ti6Al4V?

A: Ванадий действует как бета-стабилизатор, что повышает обрабатываемость. Он также способствует дисперсионному твердению, которое придает прочность и увеличивает длительную прочность сплава при высоких температурах.