ผง Ti6Al4V

ภาพรวมของผง Ti6Al4V

ผง Ti6Al4V ซึ่งเรียกอีกอย่างว่าไทเทเนียมอัลลอยเกรด 5 เป็นหนึ่งในผงไทเทเนียมอัลลอยที่นิยมมากที่สุด มีอะลูมิเนียม 6% และวาเนเดียม 4% เป็นองค์ประกอบที่สำคัญในการผสมโลหะรวมกับไทเทเนียมที่เหลือ

ผงทรงกลม ti6al4v ให้การผสมผสานที่ยอดเยี่ยมของความแข็งแรงสูง น้ำหนักเบา ทนทานต่อการกัดกร่อน ชีวสาระบรรจบและความสามารถในการทำงาน

คุณสมบัติหลักและข้อดีของผง Ti6Al4V:

คุณสมบัติและลักษณะของผง Ti6Al4V

คุณสมบัติ	รายละเอียด
องค์ประกอบ	โลหะผสมไทเทเนียม 6Al-4V
ความหนาแน่น	4.43 g/cc
รูปร่างของอนุภาค	ทรงกลมเป็นหลัก
ช่วงขนาด	15-45 ไมครอน
ความหนาแน่นปรากฏ	สูงสุดที่ 60% ของความถ่วงจำเพาะจริง
ความไหลได้	ดี
ความแข็งแรง	สูงเมื่อเทียบกับโลหะผสมไททาเนียม
ความต้านทานการกัดกร่อน	ยอดเยี่ยม

Ti6Al4V เป็นวัสดุที่ใช้กันอย่างกว้างขวางในอุตสาหกรรมอวกาศ การแพทย์ ยานยนต์ สารเคมี และอุปโภคบริโภค เนื่องจากมีคุณสมบัติที่สมดุลดีเยี่ยม

องค์ประกอบของ Ti6Al4V Powder

องค์ประกอบทั่วไปของผง Ti6Al4V:

องค์ประกอบของ Ti6Al4V Powder

องค์ประกอบ	เปอร์เซ็นต์น้ำหนัก
ไทเทเนียม	สมดุล
อลูมิเนียม	5.5-6.75%
วาเนเดียม	3.5-4.5%
ออกซิเจน	<0.2%
คาร์บอน	<0.1%
ไนโตรเจน	<0.05%
ไฮโดรเจน	<0.015%
เหล็ก	<0.3%

• ไทเทเนียมเป็นตัวกลางที่ให้ความแข็งแรงและความสามารถในการต่อต้านการกัดกร่อน
• อลูมิเนียมทำให้แอลฟาเสถียรและเพิ่มความแข็งแรง
• วาเนเดียมช่วยเพิ่มความเสถียรของเฟสเบตาและปรับปรุงการขึ้นรูป
• ธาตุอื่นมีปริมาณจำกัดในฐานะสิ่งปนเปื้อน

อัตราส่วน Ti-Al-V ที่เหมาะสมนั้นให้ความแข็งแรง ความเหนียว ความเหนียวทนต่อรอยร้าว และความแข็งแรงของความเมื่อยล้าที่ยอดเยี่ยม

คุณสมบัติทางกายภาพของผง Ti6Al4V

คุณสมบัติทางกายภาพของผง Ti6Al4V

ทรัพย์สิน	ค่านิยม
ความหนาแน่น	4.43 g/cc
จุดหลอมเหลว	1604-1660¡«C
การนำความร้อน	6.7 W/mK
ความต้านทานไฟฟ้า	170 ซม.
สัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน	8.4 x 10^-6 /K
อุณหภูมิให้บริการสูงสุด	400¡«C

• มีความหนาแน่นต่ำ เมื่อเทียบกับเหล็กกล้า
• จุดหลอมเหลวสูงทำให้สามารถใช้งานได้ในอุณหภูมิที่สูงขึ้นเล็กน้อย
• ค่าการนำความร้อนที่ต่ำส่งผลต่อความต้องการในการออกแบบ
• ความต้านทานไฟฟ้าสูงเหมาะสำหรับการยึดที่ทนต่อการกัดกร่อน
• CTE ต่ำกว่าเหล็กและโลหะผสมนิกเกิล

คุณสมบัติเหล่านี้ทำให้ Ti6Al4V เหมาะสำหรับงานโครงสร้างที่มีน้ำหนักเบาหลายๆ อย่างในอุตสาหกรรมต่างๆ

คุณสมบัติทางกลของผง Ti6Al4V

คุณสมบัติทางกลของผง Ti6Al4V

ทรัพย์สิน	ค่านิยม
ความแข็งแรงเชิงดึง	950 – 1050 เมกกะพาสคาล
จุดคราก	860 – 950 MPa
การยืด	10 – 18%
ความแข็ง	330 – 380 ลูกบาศก์เมตร
โมดูลัสของความยืดหยุ่น	110 – 120 GPa
ความแข็งแรงเมื่อล้า	400 – 500 MPa

• โครงสร้างที่ยอดเยี่ยมผสมผสานความแข็งแรงสูงกับความยืดหยุ่นที่เหมาะสม
• ความแข็งแรงเหนือกว่าไทเทเนียมเกรดอื่น เช่น ไทเทเนียมที่สะอาดเชิงพาณิชย์
• ความแข็งสูงกว่าไทเทเนียมที่ไม่ได้ผสม
• ความเหนื่อยล้าที่โดดเด่นทำให้เหมาะกับแอปพลิเคชันโหลดแบบวนรอบ

สมบัติเหล่านี้ทำให้ Ti6Al4V เหมาะสำหรับการใช้งานที่มีความต้องการสูงที่จำเป็นต่อความแข็งแรงที่เฉพาะเจาะจงและความทนทานต่อความล้า

การประยุกต์ใช้ผง Ti6Al4V

Ti6Al4V ผงถูกใช้งานอย่างกว้างขวางในหลายๆ อุตสาหกรรม

การประยุกต์ใช้ผง Ti6Al4V

อุตสาหกรรม	ใช้
อวกาศ	ชิ้นส่วนโครงเครื่องบิน เครื่องยนต์
ชีวการแพทย์	เครื่องปลูกกระดูกและฟัน
ยานยนต์	ก้านสูบ, วาล์ว, สปริง
เคมี	ถัง ภาชนะ เครื่องแลกเปลี่ยนความร้อน
ผู้บริโภค	เครื่องกีฬา เคสนาฬิกา ตัวเครื่องโทรศัพท์มือถือ
การพิมพ์สามมิติ	ชิ้นส่วนการแพทย์และการบิน

ตัวอย่างการใช้งานเฉพาะบางอย่าง ได้แก่:

• แผ่นกระดูก ข้อเทียมสำหรับผ่าตัด
• ส่วนประกอบโครงสร้างของเครื่องบินและเฮลิคอปเตอร์
• ลิ้นวาล์วเครื่องจักรยานยนต์และก้านสูบ
• อุปกรณ์เคมี เช่น ท่อ, ปั๊ม, วาล์ว
• ผลิตภัณฑ์กีฬา รวมทั้งไม้กอล์ฟ เฟรมจักรยาน
• การผลิตวัสดุแบบเติมสารเติมแต่งของโครงสร้างที่น้ำหนักเบา

Ti6Al4V มีอัตราส่วนกำลังต่อน้ำหนักที่ดีที่สุดและสามารถเข้ากันได้ทางชีวภาพสำหรับชิ้นส่วนโครงสร้างที่สำคัญต่างๆ ในภาคส่วนที่ต้องอาศัยความแม่นยำเหล่านี้

ข้อมูลจำเพาะของผง Ti6Al4V

ข้อมูลจำเพาะและมาตรฐานที่สำคัญสำหรับผง Ti6Al4V:

มาตรฐานผง Ti6Al4V

มาตรฐาน	คำอธิบาย
มาตรฐาน ASTM F2924	การผลิตแบบเติมเต็มโลหะผสม Ti6Al4V
ASTM F3001	ข้อกำหนดสำหรับผงโลหะผสม Ti สำหรับ AM ที่ใช้ Atomize ก๊าซ
AMS 4954	ส่วนประกอบตามขีดจำกัดของตัวผง Ti-6Al-4V สำหรับการผลิตแบบเติมแต่ง
ASTM B348	ข้อกำหนดสำหรับ Titanium และ Ti อัลลอยผง
ASTM F1472	โลหะผสม Ti6Al4V สำหรับการฝังใช้ในศัลยกรรม

คำจำกัดความเหล่านี้ ได้แก่:

• ช่วงขององค์ประกอบทางเคมี
• คุณสมบัติทางกลที่ต้องการ
• วิธีการผลิตผง – การสร้างละอองอะตอมด้วยก๊าซเฉื่อย
• ความบริสุทธิ์ขององค์ประกอบอื่นๆ เช่น O, N, C, และ Fe
• การกระจายตัวของขนาดอนุภาคและสัณฐานวิทยา
• วิธีการทดสอบเพื่อตรวจสอบคุณภาพผง

ผง Ti6Al4V ที่ผ่านการรับรองซึ่งตรงตามข้อกำหนดเหล่านี้จะช่วยให้มั่นใจได้ถึงคุณสมบัติและประสิทธิภาพที่เหมาะสมที่สุดสำหรับการใช้งานต่าง ๆ ในหลากหลายอุตสาหกรรม

ขนาดของอนุภาคผง Ti6Al4V

การกระจายขนาดของอนุภาคผง Ti6Al4V

ขนาดอนุภาค	ลักษณะเฉพาะ
15-45 ไมครอน	ช่วงขนาดที่ใช้ทั่วไป
45-100 ไมครอน	เหมาะสมที่สุดสำหรับการพ่นแบบเย็น
5-25 ไมครอน	ขนาดที่ละเอียดกว่าที่ใช้ในกระบวนการ AM แบบเลเซอร์

• ผงที่ละเอียดขึ้นให้ความละเอียดและการขัดผิวที่สูงขึ้น
• ผงที่หยาบกว่าเหมาะกับวิธีการสะสมที่มีการสะสมในปริมาณสูง เช่น การพ่นแบบเย็น
• ปรับขนาดช่วงโดยอิงจากวิธีการผลิตที่ใช้
• ทรงกลมสัณฐานรูปร่างคงที่ระหว่างช่วงขนาด

การควบคุมขนาดอนุภาคที่กระจายและรูปร่างเป็นสิ่งสำคัญสำหรับความหนาแน่นของผงที่บรรจุ การไหล และคุณสมบัติของชิ้นส่วนขั้นสุดท้าย

ความหนาแน่นของผง Ti6Al4V

ความหนาแน่นของผง Ti6Al4V

ความหนาแน่นปรากฏ	รายละเอียด
สูงสุดที่ 60% ของความถ่วงจำเพาะจริง	สำหรับลักษณะรูปร่างผงทรงกลม
2.6 - 3.0 g/cc	ปรับปรุงด้วยความหนาแน่นการบรรจุที่มากขึ้น

• ความหนาแน่นสูงกว่าที่ปรากฏ ช่วยเพิ่มการไหลของผงและประสิทธิภาพในการบรรจุแม่พิมพ์
• แปลเป็นภาษาไทยดังนี้: ค่าต่างๆ มากถึง 65% เป็นไปได้ด้วยผงทรงกลมที่ผ่านการปรับให้เหมาะสม
• ความหนาแน่นที่ปรากฏสูงสุดลดเวลาในการกดให้เหลือน้อยที่สุด

เพิ่มความหนาแน่นที่ปรากฏให้สูงที่สุดช่วยให้มีการกดแบบผงอัตโนมัติและการเผาที่ประสิทธิภาพสูงให้ได้ความหนาแน่นเต็มที่

กระบวนการผลิตผง Ti6Al4V

การผลิตผง Ti6Al4V

วิธีการ	รายละเอียด
การแปรสภาพเป็นอะตอมของแก๊ส	ก๊าซเฉื่อยที่มีความดันสูงทำให้โลหะผสมเหลวแตกตัวเป็นละอองขนาดเล็ก
การหลอมด้วยอาร์กสูญญากาศ	วัสดุที่มีความบริสุทธิ์สูงผ่านกระบวนการกลั่นและหลอมละลายในสุญญากาศ
การหลอมใหม่หลายๆ ครั้ง	เพิ่มความเป็นเนื้อเดียวกันทางเคมี
การร่อน	จำแนกผงออกเป็นเศษของขนาดอนุภาคต่างๆ

• กระบวนการแปลงอะตอมเป็นก๊าซโดยใช้ก๊าซเฉื่อยจะได้ผงทรงกลมที่สะอาด
• กรรมวิธี Vacuums ลดสิ่งปฏิกูลในรูปของก๊าซ
• การหลอมหลายๆ ครั้งทำให้ได้ความสม่ำเสมอขององค์ประกอบ
• ขั้นตอนหลังการประมวลผลช่วยให้ควบคุมการกระจายขนาดอนุภาค

วิธีการแบบอัตโนมัติที่รวมกับระบบควบคุมคุณภาพที่เข้มงวด นำไปสู่ผง Ti6Al4V ที่ไว้ใจได้และสม่ำเสมอ ซึ่งเหมาะสำหรับการใช้งานที่สำคัญ

ราคา Ti6Al4V Powder

ราคา Ti6Al4V Powder

แฟคเตอร์	ผลกระทบต่อราคา
ระดับความบริสุทธิ์	การขึ้นราคาสำหรับความบริสุทธิ์ที่สูงขึ้น
ขนาดอนุภาค	ผงที่มีความละเอียดสูงมากนั้นแพงกว่า
ปริมาณการสั่งซื้อ	ลงราคาสำหรับการสั่งซื้อจำนวนมาก
วิธีการผลิต	การหล่อละลายหลายๆ ครั้งทำให้ต้นทุนสูงขึ้น
บรรจุภัณฑ์	ถังอาร์กอนราคาสูงกว่า
ระยะเวลารอคอย	เวลาจัดส่งที่เร็วขึ้น ราคาเพิ่มขึ้น

ราคาแบบประมาณการ

• Ti6Al4V สำหรับด้านการแพทย์ ราคา $150-250 ต่อกก.
• Ti6Al4V สำหรับอุตสาหกรรม: 100-150 บาท/กก

ลดราคาอย่างมากเมื่อสั่งซื้อเป็นจำนวนมากเป็นตัน

ผู้จัดหาผง Ti6Al4V

ผู้จัดหาผง Ti6Al4V

บริษัท	ที่ตั้ง
AP&C	สหรัฐอเมริกา, แคนาดา
Carpenter Additive	สหรัฐอเมริกา
Met3DP	ประเทศจีน
TLS เทคนิค	เยอรมนี
Sandvik Osprey	สหราชอาณาจักร
Tekna	แคนาดา

ปัจจัยสำคัญในการเลือก:

• มีเกรดความบริสุทธิ์และขนาดอนุภาคที่หลากหลายให้เลือก
• คุณภาพและความสม่ำเสมอของผงทุกชุด
• กำลังการผลิตและเวลาจัดส่ง
• ต้องเป็นไปตามมาตรฐานด้านการแพทย์และอวกาศ
• ระดับราคาตามปริมาณการสั่งซื้อ
• ความชำนาญทางเทคนิคและการสนับสนุนลูกค้า

การจัดการและการจัดเก็บผง Ti6Al4V

การจัดการผง Ti6Al4V

คำแนะนำ	เหตุผล
หลีกเลี่ยงการหายใจเข้าไป	ด้วยอันตรายจากอนุภาคขนาดเล็กที่สร้างความเสียต่อเนื้อเยื่อปอด
ใช้หน้ากากป้องกัน	ป้องกันการกลืนกินโดยอุบัติเหตุ
จัดการในบริเวณที่มีการระบายอากาศ	ลดการฟุ้งกระจายอนุภาคในอากาศ
ตรวจสอบว่าไม่มีแหล่งกำเนิดเปลวไฟ	ผงสามารถติดไฟได้ในบรรยากาศที่มีออกซิเจน
ปฏิบัติตามระเบียบป้องกันไฟฟ้าสถิตย์	ป้องกันไฟจากไฟฟ้าสถิตขณะทำงาน
จัดเก็บภาชนะบรรจุที่ปิดมิดชิดในพื้นที่แห้งและเย็น	ป้องกันการเก็บความชื้นและปฏิกิริยา

ถึงแม้ผง Ti6Al4V จะเฉื่อยค่อนข้างมาก แต่ควรมีมาตรการป้องกันที่แนะนำในระหว่างการจัดการและการจัดเก็บเพื่อสงวนความบริสุทธิ์

การตรวจสอบและทดสอบผง Ti6Al4V

การทดสอบผง Ti6Al4V

ทดสอบ	รายละเอียด
การวิเคราะห์ทางเคมี	การใช้สเปกโทรสโกปี ICP ในการตรวจสอบองค์ประกอบ
การกระจายขนาดของอนุภาค	เลเซอร์การเลี้ยวเบนใช้เพื่อกำหนดการกระจายขนาด
ความหนาแน่นปรากฏ	การวัดโดยการใช้ Hall flowmeter ตามมาตรฐาน ASTM B212
สัณฐานผง	การสร้างภาพ SEM เพื่อตรวจสอบความเป็นทรงกลมของอนุภาค
การวิเคราะห์อัตราการไหล	การใช้กรวย flowmeter ของฮอลล์
การทดสอบความหนาแน่นการบรรจุ	ความหนาแน่นที่วัดหลังจากแตะผงตัวอย่างด้วยเครื่องกล

การทดสอบนี้จะรับรองว่าผงนั้นเป็นไปตามส่วนผสมทางเคมี ลักษณะทางกายภาพ สัณฐาน ความหนาแน่น และคุณสมบัติการไหลที่กำหนดไว้ โดยมาตรฐานที่เกี่ยวข้อง

ข้อดีและข้อเสียของผง Ti6Al4V

ข้อดีของ Ti6Al4V Powder

• อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่เยี่ยมยอด
• มีความแข็งแรงเมื่อล้าสูงและความเหนียวเมื่อหัก
• ความต้านทานต่อการกัดกร่อนได้อย่างดี
• ยืดหยุ่นและขึ้นรูปได้ดี
• ความเข้ากันได้ทางชีวภาพสูงเพื่อการแพทย์
• คุ้มค่าต่อราคาเมื่อเปรียบเทียบกับไทเทเนียมอัลลอยอื่นๆ

ข้อจำกัดของ Ti6Al4V Powder

• ทนทานต่อการออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูงในระดับปานกลาง
• ความแข็งแรงต่ำกว่าโลหะผสมไทเทเนียมบางชนิด
• ปฎิกิริยาสูงจะต้องการบรรยากาศการประมวลผลแบบเฉื่อย
• ยากต่อการทำงานเครื่องหลังจากเผาจนสุกเต็มที่
• ข้อจำกัดในการเชื่อมโลหะผสม
• ความกังวลเรื่องความเป็นพิษจากธาตุวาเนเดียม

การเปรียบเทียบกับผง Ti64 และ Ti เกรด 2

Ti6Al4V เทียบกับ Ti64 และเกรด 2 Powder

พารามิเตอร์	Ti6Al4V	Ti64	ระดับไทเทเนียมเกรด 2
อลูมิเนียม	6%	6%	–
วาเนเดียม	4%	4%	–
ความแข็งแรง	950-1050 เมกะปาสคาล	950-1050 เมกะปาสคาล	420-550 MPa translates to "420-550 เมกะปาสคาล" in Thai.
ความเหนียว	10-18%	10-18%	15-30%
ค่าใช้จ่าย	ปานกลาง	ปานกลาง	ต่ำ
ใช้	การบินและอวกาศ การแพทย์	การบิน, ยานยนต์	อุตสาหกรรมผู้บริโภค

• Ti6Al4V และ Ti64 มีคุณสมบัติที่เหมือนกันเกือบทั้งหมด
• เกรด 2 Ti ให้ความเหนียวที่ดีกว่า แต่มีความแข็งแกร่งน้อยกว่า
• Ti6Al4V ได้รับความนิยมในการใช้งานเป็นวัสดุสร้างชิ้นส่วนโครงสร้างที่สำคัญซึ่งต้องการความแข็งแรงสูง

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับผง Ti6Al4V

ถาม: การใช้งานหลักๆ ของผง Ti6Al4V คืออะไร?

A: การใช้งานหลักมีดังนี้ ส่วนประกอบโครงสร้างของยานอวกาศ อุปกรณ์ทางชีวการแพทย์ เช่น ข้อสะโพกและหัวเข่า ชิ้นส่วนยานยนต์ เช่น วาล์วและก้านสูบ อุปกรณ์กระบวนการทางเคมี และผลิตภัณฑ์สำหรับผู้บริโภค เช่น อุปกรณ์กีฬาและตัวเรือนนาฬิกา

Q: เหตุใด Ti6Al4V จึงเป็นโลหะผสมไททาเนียมที่ได้รับความนิยมมากที่สุด

A: Ti6Al4V ให้การผสมผสานที่ดีที่สุดของความแข็งแรงสูง, ความหนาแน่นต่ำ, ความทนทานต่อการแตก, ความต้านทานการกัดกร่อน, ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ, ความสามารถในการเชื่อม และต้นทุนปานกลาง

Q: อะไรคือข้อควรระวังเมื่อทำงานกับผง Ti6Al4V?

A: มาตรการป้องกันแนะนำ ได้แก่ การใช้อุปกรณ์ป้องกัน การจัดการในบรรยากาศเฉื่อย การหลีกเลี่ยงแหล่งกำเนิดประกายไฟ การควบคุมประจุไฟฟ้าสถิตย์ การใช้เครื่องมือที่ไม่เกิดประกายไฟ และการเก็บภาชนะที่มีการปิดผนึกไว้ในที่แห้งและเย็น

Q: วาเนเดียมส่งผลต่อสมบัติของ Ti6Al4V อัลลอยอย่างไร

A: วานาเดียมทำหน้าที่เป็นตัวปรับความเสถียรของเบต้า ซึ่งช่วยในการขึ้นรูปได้ดีขึ้น นอกจากนี้ยังมีส่วนช่วยในการตกตะกอนแข็ง ซึ่งช่วยเพิ่มความแข็งแรงและความต้านทานการไหลที่อุณหภูมิสูงให้กับโลหะผสม