ผง TiAl3

ผง TiAl3 เป็นสารประกอบอินเตอร์เมทัลลิกที่ประกอบขึ้นจากไททาเนียมและอะลูมิเนียม มีน้ำหนักเบา ทนต่อการเกิดออกซิเดชัน และสามารถทนต่ออุณหภูมิสูงได้ คุณสมบัตินี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้ในงานอวกาศ ยานยนต์ พลังงาน และการใช้งานประสิทธิภาพสูงอื่นๆ

คุณสมบัติและลักษณะสำคัญของผง TiAl3:

คุณสมบัติของผง TiAl3 และคุณลักษณะ

สูตรทางเคมี	ไทอัล 3
ความหนาแน่น	3.4 กรัม/เซนติเมตรกำลังสาม
จุดหลอมเหลว	1395¡«C
โมดุลัสหนุ่ม	170 GPa
สัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน	11 x 10-6 K-1
การนำความร้อน	29 วัตต์/เมตร-เคลวิน
ความต้านทานไฟฟ้า	125 ×´Î-cm
ทนทานต่อออกไซด์	ดีเลิศ สูงสุดถึง 1000¡«C

ผง TiAl3 สามารถผลิตได้โดยใช้วิธีการต่างๆ รวมถึงการทำให้เป็นอะตอมแก๊ส กระบวนการอิเล็กโทรดหมุนพลาสมา (PREP) และการผสมทางกล ขนาด รูปร่าง องค์ประกอบ โครงสร้างจุลภาค และคุณสมบัติอื่นๆ ของผงขึ้นอยู่กับวิธีการผลิต

ปริมาณไทเทเนียมปกติจะอยู่ในช่วง 55-65 wt% และอะลูมิเนียมก็มีสัดส่วนที่เหลืออยู่ ปริมาณเล็กน้อยของโครเมียม, ไนโอเบียม, คาร์บอน หรือออกซิเจนอาจมีได้ถึง 1% สูงสุด อัตราส่วนของ Ti:Al สามารถปรับให้เหมาะกับสมบัตินั้นๆ ได้

คุณสมบัติผง TiAl3

ทรัพย์สิน	มูลค่า
ความหนาแน่น	3.7-4.0 g/cm3
จุดหลอมเหลว	1350 คะแนน
การนำความร้อน	ประมาณ 20 W/m-K
ความต้านทานไฟฟ้า	125-185 ซม.
โมดุลัสหนุ่ม	160-180 GPa
อัตราส่วนปัวซอง	0.25-0.35
สัมประสิทธิ์การขยายตัวทางความร้อน	11-13 x 10^(-6)?/¡«C

คุณสมบัติเฉพาะคีมีประกอบด้วยความหนาแน่นต่ำเมื่อเทียบกับโลหะผสมไททาเนียม จุดหลอมเหลวสูง การนำความร้อนปานกลาง และการคงสภาพของความแข็งแกร่งและความแข็งที่อุณหภูมิสูง

ลักษณะของผง TiAl3

แอตทริบิวต์	รายละเอียด
รูปร่างของอนุภาค	ทรงกลมเป็นหลัก
ขนาดอนุภาค	10 – 150 ไมโครเมตร
ความไหลได้	ดี
ความหนาแน่นปรากฏ	~2.5 กรัม/ซม.3
ความหนาแน่นที่แตะ ะ	~3.5 g/cm3
พื้นที่ผิว	0.1-0.3 ตร.ม./กรัม
ความบริสุทธิ์	>99.5%

ผง TiAl3 มีลักษณะทางสัณฐานทรงกลม มีพื้นผิวเรียบ ใหลลื่น และมีคุณสมบัติในการจับยึดดี มีออกซิเจนและไนโตรเจนต่ำเพื่อไม่ให้เปราะ

การใช้งานผง TiAl3

การใช้งานที่สำคัญบางส่วนที่ใช้ประโยชน์จากคุณสมบัติของ TiAl3 ได้แก่:

การนำผง TiAl3 ไปใช้ในงานผลิตแบบเติมเนื้อ

• TiAl3 เป็นผงที่ใช้ในกระบวนการผสานเตียงผงเช่น การหลอมด้วยเลเซอร์แบบเลือก (SLM) และการหลอมด้วยลำอิเล็กตรอน (EBM) เพื่อผลิตชิ้นส่วนอลูมินไทด์ไทเทเนียมที่ซับซ้อนสำหรับอวกาศยานและยานยนต์
• เปรียบเทียบกับ Ti6Al4V ในผงบัด AM แล้ว มันมีปฏิกิริยาต่ำกว่าและพิมพ์ได้ง่ายกว่า ชิ้นส่วน TiAl3 มีโครงสร้างจุลภาคละเอียดและคุณสมบัติเชิงกลที่เทียบเท่ากับโลหะผสมหล่อและตี
• AM with TiAl3 ช่วยให้การออกแบบมีน้ำหนักเบา ลดจำนวนชิ้นส่วน และการรวมแอสเซมบลีสำหรับใบพัดกังหัน ล้อเทอร์โบชาร์จเจอร์ ส่วนประกอบไอเสีย ฯลฯ

การใช้ผง TiAl3 ในกระบวนการพ่นเครื่องชุบความร้อน

• สารเคลือบแบบ Thermal spray ของผง TiAl3 ช่วยให้ทนต่อการเกิดออกซิเดชันและการกัดกร่อนที่อุณหภูมิสูงบนใบกังหัน ใบพัด ท่อเผาไหม้ ฯลฯ
• มีความสามารถในการรับมืออุณหภูมิได้ดีกว่าโลหะผสมนิกเกิลและการเคลือบไทเทเนียม การเคลือบ TiAl3 สามารถทำงานที่ 700-900¡«C
• ใช้พลาสม่าสเปรย์, ออกซิเจนพลังงานสูง (HVOF) หรือกระบวนการสเปรย์อุ่นในการเคลือบ ความหนาของการเคลือบโดยทั่วไปจะอยู่ที่ 150-500 ไมครอน

การใช้งานผง TiAl3 ในการเชื่อมต่อด้วยเลเซอร์

• ผง TiAl3 สามารถเลเซอร์เคลือบบนไทเทเนียมหรือสารตั้งต้นโลหะผสมนิกเกิลเพื่อสร้างชั้นโลหะผสมพื้นผิวป้องกัน
• ผิวเคลือบช่วยเพิ่มความแข็งแรงที่อุณหภูมิสูง ความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชัน และความต้านทานต่อการสึกหรอ
• การหุ้มด้วยเลเซอร์ถูกใช้กับชิ้นส่วนเครื่องยนต์เจ็ตและใบพัดกังหันที่ใช้บนบกที่สัมผัสกับสภาพการกัดกร่อนด้วยความร้อน

ข้อกำหนดของ TiAl3 Powder

ผงไทเทเนียมอะลูมิไนด์ (TiAl3) มีหลายเกรดมาตรฐานที่เป็นไปตามข้อกำหนดต่างๆ เช่น:

องค์ประกอบผง TiAl3

เกรด	Ti wt%	Al wt%	อื่นๆ
Ti-45Al-3Nb	45%	สมดุล	3% Nb
Ti-55Al	55%	สมดุล	–
Ti-62Al	62%	สมดุล	–

โครงสร้างทั่วไปนั้นขึ้นอยู่กับปริมาณไทเทเนียม เช่น Ti-45Al, Ti-55Al หรือ Ti-62Al ซึ่งแสดงถึงเปอร์เซ็นต์โดยน้ำหนักของไทเทเนียม อาจมีโครเมียมหรือไนโอเบียมปริมาณน้อย

การกระจายขนาดอนุภาคของผง TiAl3

ขนาดอนุภาค	การแจกแจง
-150 +45 ×m	สูงสุด 5%
-45 +22×m	40-60%
-22 Ã×ม	สมดุล

การกระจายขนาดทั่วไปสำหรับกระบวนการ AM นั้นจะอยู่ที่ประมาณ 22-45 õm โดยมีเศษขนาดเล็กต่ำสุดอยู่ที่ใต้ 22 õm ไซส์ที่ใหญ่ขึ้นถึง 150 õm นั้นใช้สำหรับการพ่นความร้อน

มาตรฐานผง TiAl3

• ASTM B821 - มาตรฐานสำหรับการเตรียมผงและแท่งอัลลอยทนไฟด้วยเทคนิคพลาสม่า
• AMS 4982 – ผงวัสดุสิ้นเปลือง อะลูมิไนด์ไทเทเนียม พลาสม่าอะตอม
• ค่ำมัธยม 7008 – ผงโลหะผสมอลูมิไนด์ไทเทเนียมใช้สำหรับการพ่นコーティング

การผลิต ผง การสุ่มตัวอย่าง การทดสอบ และการยอมรับผง เป็นไปตามมาตรฐานอุตสาหกรรมสำหรับโลหะผสมทนไฟและไทเทเนียมอะลูมิไนด์

ผง TiAl3 มีข้อได้เปรียบและข้อเสียเปรียบเมื่อเทียบกับผงอื่นๆ ที่ใช้งานทั่วไป:

การเปรียบเทียบผงไทเทเนียมอะลูมิไนด์ (TiAl3) กับผงอื่นๆ

พารามิเตอร์	ไทอัล 3	Ti6Al4V	AlSi10Mg
ความหนาแน่น	ลดลง	สูงขึ้น	ลดลง
แข็งแรง ทนอุณหภูมิสูง	สูงขึ้น	ลดลง	ต่ำลงมาก
ทนทานต่อออกไซด์	ยอดเยี่ยม	ปานกลาง	จน
การนำความร้อน	สูงขึ้น	ลดลง	สูงขึ้น
ค่าใช้จ่าย	สูงขึ้น	ลดลง	ลดลง
ความสามารถผลิต	ยากอีกแล้ว	ง่ายขึ้น	ง่ายขึ้น
แอปพลิเคชัน	การบิน, ยานยนต์	การบินและอวกาศ, ชีวการแพทย์	ยานยนต์ ทั่วไป

• TiAl3 มีความแข็งแรงสูงกว่าโลหะผสมไททาเนียม เช่น Ti6Al4V ที่อุณหภูมิสูงกว่า 600 องศาเซลเซียส
• ให้ความต้านทานออกซิเดชันดีกว่าเมื่อเทียบกับไททาเนียมและอลูมิเนียมอัลลอย
• แพงกว่าไทเทเนียมอัลลอยเนื่องจากมีส่วนผสมของอะลูมิเนียมสูง
• ไม่สามารถตัดหรือขึ้นรูปได้ง่ายเหมือนกับโลหะผสมไทเทเนียมที่อุณหภูมิห้อง
• เหมาะสมสำหรับการใช้งานโครงสร้างอุณหภูมิสูงโดยเฉพาะ

ด้วยความเข้าใจว่า TiAl3 มีประสิทธิภาพดีกว่าหรือด้อยกว่าระบบโลหะผสมอื่นอย่างไร จึงสามารถระบุการใช้งานที่เหมาะสมเพื่อใช้ประโยชน์จากข้อดีของ TiAl3 ได้

ผู้จำหน่าย TiAl3 Powder

ผง TiAl3 มีจำหน่ายทั่วโลกจากผู้จำหน่ายหลายราย ผู้ผลิตหลักๆ บางราย ได้แก่:

ผู้ผลิตผง TiAl3

บริษัท	เกรดของผลิตภัณฑ์	ที่ตั้ง
AMETEK	TiAl3-100A, TiAl3-500	สหรัฐอเมริกา
AP&C	TiAl3-230,TiAl3-360	แคนาดา
แชนด์วิค	ผง TiAl3 Osprey	สวีเดน
TLS เทคนิค	TiAl3-100A	เยอรมนี
Praxair	TiAl3-100A	สหรัฐอเมริกา

ราคาผง TiAl3

เกรด	ขนาดอนุภาค	ช่วงราคา
TiAl3-100A	15-45 ซม	450-550 บาท/กก
TiAl3-230	45-180 µm	350-450 บาท/กิโลกรัม
TiAl3-500	10:45 น.	500-600 บาท/กก.

ราคาจะเปลี่ยนไปตามปริมาณการสั่งซื้อ ระดับความบริสุทธิ์ การกระจายขนาดของอนุภาค และสัณฐานวิทยา นอกจากนี้ ยังสามารถสั่งโลหะผสมที่กำหนดเองได้อีกด้วย แต่ราคาจะแพงกว่า

คำถามที่พบบ่อย

ถาม: มีวิธีใดบ้างที่สามารถใช้ผลิตผง TiAl3?

A: วิธีการผลิตหลักมีดังนี้ การทำให้เป็นละอองแก๊ส, กระบวนการอิเล็กโทรดหมุนพลาสมา และโลหะผสมเชิงกล แต่ละวิธีจะได้ลักษณะผงที่แตกต่างกันเหมาะสำหรับการใช้งานที่แตกต่างกัน

ถาม: TiAl3 จะเข้ากันได้กับโลหะผสมไทเทเนียมหรือไม่

A: TiAl3 มีความละลายที่เป็นของแข็งที่จำกัดมากในโลหะผสมไทเทเนียม เช่น Ti6Al4V ไม่แนะนำให้ผสมผง TiAl3 กับผงโลหะผสมไทเทเนียมเนื่องจากการเกิดของเฟสอินเตอร์เมทัลลิกที่เปราะ

ถาม: องค์ประกอบโลหะผสมใดบ้างที่สามารถเติมลงใน TiAl3

A: ธาตุต่างๆ เช่น Nb, Cr, Ni และ Cu มีการเจือเข้ากับ TiAl3 เพื่อเปลี่ยนแปลงโครงสร้างอณูจุลภาคและคุณสมบัติทางกล อย่างไรก็ตาม การเจืออย่างมากอาจส่งผลเสียต่อความต้านทานออกซิเดชัน

ถาม: อะไรคือความแตกต่างระหว่าง PREP และ ผงไททาเนียมอลูมิเนียมของการทำให้เป็นอะตอมด้วยการใช้ก๊าซ

ผง PREP เป็นผงทรงกลมขนาดเล็กเหมาะสำหรับการผลิตแบบเติมสารเติมแต่ง ขณะที่ผงที่ผ่านการทำให้เป็นละอองด้วยแก๊สมีขนาดใหญ่กว่าเล็กน้อย มีราคาประหยัดกว่า และเหมาะสำหรับการกดและการหลอมละลาย

Q: เมื่อจัดการผงไทเทเนียมอะลูมิเนียมไททาเนียม ต้องระมัดระวังอะไรบ้าง?

A: ผงโลหะผสม TiAl3 สามารถติดไฟและเกิดออกซิเดชันได้ง่าย ผู้ปฏิบัติงานควรสวมเครื่องมือป้องกันอันตรายส่วนบุคคลที่เหมาะสมและจัดการใช้ผงนี้ในบรรยากาศที่ไม่มีแก๊สเฉื่อยเพื่อป้องกันการปนเปื้อน ผงจะเสื่อมคุณภาพจากการสัมผัสความชื้นและออกซิเจน

บทสรุป

สรุปได้ว่า TiAl3 เป็นวัสดุโลหะผสมที่สำคัญที่ทนต่ออุณหภูมิสูง ซึ่งมีให้ใช้ในรูปแบบผงสำหรับการใช้งานต่างๆ คุณสมบัติต่างๆ เช่น ความหนาแน่นต่ำ ความแข็งแรง และความต้านทานออกซิเดชันที่อุณหภูมิสูง ทำให้เหมาะสำหรับอุตสาหกรรมการบินและอวกาศ ยานยนต์ และพลังงาน การจัดการ จัดเก็บ และการทดสอบผงอย่างเหมาะสมเป็นสิ่งสำคัญยิ่งสำหรับการบรรลุคุณสมบัติชิ้นส่วนขั้นสุดท้าย TiAl3 เสนอข้อได้เปรียบเหนือโลหะผสมไททาเนียมแบบดั้งเดิมสำหรับการใช้งานโครงสร้างอุณหภูมิสูงแม้จะมีข้อจำกัดบางประการในด้านความสามารถในการตัดเฉือนและความยืดหยุ่นที่อุณหภูมิห้อง การวิจัยอย่างต่อเนื่องมีจุดมุ่งหมายเพื่อปรับปรุงวัสดุให้ดียิ่งขึ้นโดยใช้การเติมโลหะผสมและเทคนิคการแปรรูปที่เป็นนวัตกรรมใหม่