องค์ประกอบผง TiNbZrSn

ผงโลหะผสม TiNbZrSn ประกอบด้วยธาตุต่อไปนี้:

องค์ประกอบ	เปอร์เซ็นต์น้ำหนัก
ไทเทเนียม (Ti)	35-40%
ไนโอเบียม (Nb)	35-40%
ไซรโคเนียม (Zr)	5-10%
ดีบุก (Sn)	5-10%

ส่วนผสมเฉพาะเจาะจงนี้ของไททาเนียม ไนโอเบียม เซอร์โคเนียม และดีบุก ก่อให้เกิดโลหะผสมที่มีความแข็งแรง ความแข็ง และความยืดหยุ่นดีเยี่ยมเมื่อเปรียบเทียบกับโลหะผสมทั่วไป โดยเฉพาะอย่างยิ่งปริมาณไนโอเบียมที่เพิ่มขึ้น ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพทางกลได้อย่างมาก

ด้วยการควบคุมสัดส่วนของโลหะองค์ประกอบอย่างระมัดระวัง คุณสมบัติของผงโลหะผสมสามารถปรับให้เหมาะสมสำหรับการใช้งานที่ต่างกันซึ่งต้องการลักษณะความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่สูง ความต้านทานการกัดกร่อน ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ หรือความทนทานต่ออุณหภูมิสูง

คุณสมบัติของผงโลหะผสม TiNbZrSn

ผงโลหะผสม TiNbZrSn แสดงคุณสมบัติพิเศษที่โดดเด่นดังนี้:

ทรัพย์สิน	คำอธิบาย
ความแข็งแรงสูง	แข็งแรงมากกว่า 1400 MPa เทียบเท่าโลหะผสมอวกาศขั้นสูง
ความหนาแน่นต่ำ	ความหนาแน่นประมาณ 6.5 กรัมต่อลูกบาศก์เซนติเมตร ต่ำกว่าเหล็กมาก
ความยืดหยุ่นที่ยอดเยี่ยม	โมดูลัสของยองอยู่ที่ประมาณ 100 GPa ซึ่งทำให้มีความยืดหยุ่น
ความแข็งสูง	ความแข็ง Vickers มากกว่า 450 HV ทนการขัดสีดีกว่าสเตนเลสสตีล
ทนการกัดกร่อนได้ดี	ทนทานต่อการกัดกร่อนในสภาวะที่รุนแรง
ชีวสาระบรรจบ	ไม่เป็นพิษและเหมาะสำหรับการปลูกถ่ายทางการแพทย์
จุดหลอมเหลวสูง	สามารถละลายได้กว่า 2500¡«C ทำให้สามารถใช้งานได้ดีที่อุณหภูมิสูง

ความแข็งแรงสูง น้ำหนักเบา ความแข็ง และความยืดหยุ่น เป็นคุณสมบัติที่หาได้ยากและทำให้ TiNbZrSn เป็นวัสดุที่มีความหลากหลายเป็นพิเศษ ซึ่งเหนือกว่าโลหะผสมแบบเดิม เช่น สเตนเลสสตีล ในหลายๆ คุณสมบัติ

การผลิตผงอัลลอย TiNbZrSn

ผงโลหะผสม TiNbZrSn สามารถผลิตได้โดยใช้วิธีขั้นสูงต่อไปนี้

วิธีการ	คำอธิบาย
การแปรสภาพเป็นอะตอมของแก๊ส	โลหะผสมละลายที่ฉีดเข้าไปเป็นหยดเล็กๆ ซึ่งเป็นของเหลวในผง
กระบวนการอิเล็กโทรดหมุนพลาสมา (PREP)	อิเลกโทรดจะหมุนอย่างรวดเร็วในพลาสม่าอาร์คเพื่อทำให้เกิดผง
ไฮไดรด์-ดีไฮไดรด์ (HDH)	โลหะผสมให้ไฮโดรเจนแล้วบดให้เป็นผงโดยกลไกแล้วจะนำไฮโดรเจนออก

การทำให้เป็นละอองก๊าซอนุญาตให้ควบคุมการกระจายขนาดของอนุภาคและยังได้ผงทรงกลมเรียบๆ ที่เหมาะสำหรับการผลิตสารเติมแต่ง วิธี PREP และ HDH อนุญาตให้ผลิตผงที่ผิดปกติซึ่งเหมาะสำหรับการกดและการหลอมรวมทางเศรษฐกิจ

กระบวนการผลิตผงดังกล่าวสามารถควบคุมส่วนผสมของโลหะผสมได้อย่างแม่นยำ ซึ่งรับประกันคุณสมบัติที่สม่ำเสมอ บรรยากาศของก๊าซเฉื่อยที่มีความบริสุทธิ์สูงป้องกันการปนเปื้อน

การประยุกต์ใช้ผงโลหะผสม TiNbZrSn

เนื่องจากคุณสมบัติของวัสดุที่มีความสมดุลอย่างดี ผงโลหะผสม TiNbZrSn จึงใช้ในแอปพลิเคชันต่อไปนี้:

อุตสาหกรรม	แอปพลิเคชัน
อวกาศ	ส่วนประกอบเครื่องบินและจรวด เครื่องมือบินอวกาศ
ยานยนต์	วาล์วสปริง แผ่นล็อค ตัวกระตุ้น
แพทย์	ครรภ์, เทียมอวัยวะ, อุปกรณ์
การป้องกัน	เกราะ เครื่องมือรบ การบอลลิสติก
การผลิตแบบเติมเนื้อ	ชิ้นส่วนที่พิมพ์ 3 มิติที่มีความแข็งแรงสูง
กระบวนการทางเคมี	ภาชนะและท่อที่มีความต้านทานการกัดกร่อน

การผสมผสานระหว่างความแข็ง ความแข็งแกร่ง และความเข้ากันได้ทางชีวภาพ ทำให้ TiNbZrSn เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่รับน้ำหนักโดยการฝัง เช่น ข้อสะโพกและหัวเข่า ความทนทานต่อการกัดกร่อนเหมาะสำหรับการใช้งานทางเรือในทะเล ทนความร้อนสูงจึงใช้ในเครื่องยนต์เจ็ทและกังหันได้

เมื่อเทียบกับโลหะผสมแบบเดิม TiNbZrSn จะทำให้ได้ส่วนประกอบที่เบากว่า แข็งแรงกว่า และใช้งานได้ยาวนานกว่า ซึ่งจะทำให้ส่วนประกอบนี้เหนือกว่าในอุตสาหกรรมที่มีความต้องการสูง

ข้อมูลจำเพาะผงโลหะผสม TiNbZrSn

ผงโลหะผสม TiNbZrSn พร้อมจำหน่ายตามข้อมูลจำเพาะต่อไปนี้

แอตทริบิวต์	รายละเอียด
ขนาดของอนุภาค	15-45 ไมครอน, 45-106 ไมครอน, 106-250 ไมครอน
รูปร่างของอนุภาค	ทรงกลม, รูปร่างไม่สมมาตร
ความบริสุทธิ์	สูงสุด 99.9%
ปริมาณออกซิเจน	ต่ำกว่า 2000 ppm
เกรดผง	ชั้นประถมศึกษาปีที่ 5, 23, 23 ELI
แบบฟอร์มจัดหา	ผงหลวม, รูปทรงถูกเผาผนึก

มีทั้งผงทรงกลมชนิดที่ทำให้เป็นละอองแก๊สและผงแบบไม่สม่ำเสมอจาก HDH หรือ PREP ให้เลือกใช้ ผงแบบมีขนาดเล็ก 15-45 ไมครอนเหมาะสำหรับการผลิตแบบผนวกเนื่องที่ต้องการการไหลเวียนและบรรจุที่ดี ผงแบบหยาบขนาด 106-250 ไมครอนโดยทั่วไปจะถูกกดและเผาเป็นผง

มาตรฐานเช่น ASTM F1805 และ ISO 5832 กำหนดข้อจำกัดการประกอบและคุณสมบัติที่จำเป็นสำหรับผงเกรด 23 ELI ทางการแพทย์ โดยจะผลิตส่วนประกอบโลหะผสมและขนาดของอนุภาคแบบกำหนดเองให้ตรงกับความต้องการใช้งานได้ด้วยเช่นกัน

ผู้จำหน่ายผงโลหะผสมไทเทเนียมไนโอเบียมเซอร์โคเนียมและดีบุก

ผู้จำหน่ายผงโลหะผสม TiNbZrSn ชั้นนำทั่วโลก ได้แก่ดังนี้

ซัพพลายเออร์	ที่ตั้ง
AMETEK	สหรัฐอเมริกา
ผง CNPC	ประเทศจีน
GKN Hoeganaes	ยุโรป
เทคโนโลยี LPW	สหราชอาณาจักร
Sandvik Osprey	สหราชอาณาจักร

ซัพพลายเออร์ที่เชื่อถือได้อย่างนี้มีสิ่งอำนวยความสะดวกในการผลิตผงล้ำหน้าในบริษัท โดยใช้กระบวนการทำละอองก๊าซหรือไฮไดรด์-ดีไฮไดรด์ พวกเขาสามารถจัดหาผงที่มีขนาดอนุภาคที่หลากหลาย และกำหนดองค์ประกอบของโลหะผสมตามความจำเป็น

การสร้างต้นแบบในจำนวนขนาดเล็กเพื่อปริมาณการซื้อขายเชิงพาณิชย์ขนาดใหญ่ Suppliers ใช้การควบคุมและการทดสอบคุณภาพที่เข้มงวดเพื่อให้มั่นใจว่าผงมีคุณสมบัติตรงตามข้อกำหนด

ราคาผงโลหะผสม TiNbZrSn

ในฐานะที่เป็นโลหะผสมพิเศษขั้นสูง ผง TiNbZrSn จึงมีราคาสูง

เกรดผง	ช่วงราคา
ชั้น ป.5	350-500 บาท ต่อกิโลกรัม
ชั้นปีที่ 23	450-650 บาทต่อกิโลกรัม
เกรด 23 ELI	กก.ละ 550-750 บาท

ราคาขึ้นอยู่กับปริมาณการสั่งซื้อ การกระจายขนาดของอนุภาค รูปร่าง และองค์ประกอบ ผง ทรงกลมขนาดเล็กมีราคาแพงกว่าผงทรงไม่สม่ำเสมอและการผลิตแบบปริมาณมากมีต้นทุนประหยัด

ราคาสูงกว่าผงสเตนเลสสตีลทั่วไปแบบ 316L ถึงหลายเท่า อย่างไรก็ตาม คุณสมบัติที่เหนือกว่านั้นคุ้มค่ากับต้นทุนที่สูงขึ้นสำหรับการใช้งานที่ต้องการประสิทธิภาพสูงสุด

การจัดการผงโลหะผสม TiNbZrSn

การจัดการผงโลหะผสม TiNbZrSn อย่างปลอดภัย:

• เก็บภาชนะที่มีการปิดผนึกไว้ในสภาพแวดล้อมที่เย็นและแห้งเพื่อป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการดูดซึมน้ำ
• หลีกเลี่ยงการหกเพื่อป้องกันการสะสมผงในอากาศซึ่งเป็นอันตรายจากการระเบิด
• เชื่อมสายดินเครื่องมือจัดการผงและภาชนะขนส่ง
• สวมถุงมือและสิ่งป้องกันระบบการหายใจเมื่อใช้งานผง
• ใช้เครื่องมือและระบบสูญญากาศแบบป้องกันประกายไฟด้วยการปิดผนึกด้วยก๊าซเฉื่อย
• ติดตั้งระบบระบายอากาศและระบบจุดดูดควันหรือกลิ่นในพื้นที่ที่จำเป็น

ขนาดอนุภาคละเอียดทำให้ผง TiNbZrSn ติดไฟได้ง่ายเมื่อกระจายตัว จำเป็นต้องมีการจัดการอย่างระมัดระวังตามมาตรการความปลอดภัย ขอแนะนำให้ใช้ระบบการจัดการและการกักเก็บกล่องถุงมือแบบอัตโนมัติ

การตรวจสอบผงโลหะผสม TiNbZrSn

ต้องตรวจสอบผงโลหะผสม TiNbZrSn ดังต่อไปนี้:

พารามิเตอร์	วิธีการ	เกณฑ์ยอมรับ
การกระจายขนาดของอนุภาค	เลเซอร์กระจายตัว ตะแกรง	อยู่ในช่วงที่ระบุ
รูปร่างของอนุภาค	ภาพถ่าย SEM	พื้นผิวกลมเรียบ
เคมีอนุภาค	EDX/EDS, ICP-OES	สอดคล้องตามส่วนประกอบที่ระบุ
ออกซิเจน/ไนโตรเจน	การหลอมแบบใช้ก๊าซเฉื่อย	ออกซิเจนต่ำกว่า 2000 ppm
ความหนาแน่นปรากฏ	Hall โฟลว์มิเตอร์	การไหลที่ดีขึ้นเพื่อความหนาแน่นที่มากขึ้น
อัตราการไหล	Hall โฟลว์มิเตอร์	ไหลอย่างอิสระผ่านรู

การทดสอบเหล่านี้จะช่วยให้มั่นใจได้ถึงความเหมาะของผงตามมาตรฐานสำหรับขนาด รูปร่าง ปฏิกริยาทางสารเคมี ความสะอาด และความลื่นไหลที่ใช้สำหรับ AM หรือการใช้แบบกดและเผา

การทดสอบผงโลหะผสม TiNbZrSn

อาจมีการทดสอบเพิ่มเติมต่อไปนี้เพื่อปรับปรุงผงโลหะผสม TiNbZrSn:

ทดสอบ	วิธีการ	จุดประสงค์
การบีบอัด	การขึ้นรูปตามแนวแกน	ประเมินการตอบสนองต่อการบดอัด
ความแข็งเมื่อเปียก	ความแข็งแรงในการฉีกขาดตามขวาง	วัดความแข็งแรงก่อนการหลอม
ความหนาแน่นหลังการเผา	การวัดมิติ	ตรวจสอบการรวมให้ครบถ้วน
โครงสร้างจุลภาค	กล้องจุลทรรศน์แบบใช้แสง, SEM	ประเมินการหลอมละลาย ความพรุน และเม็ดธัญพืช
ความแข็ง	การทดสอบ Vickers/Rockwell	ตรวจสอบคุณสมบัติเชิงกล
ความแข็งแรงเชิงดึง	ASTM E8	ตรวจสอบยืดหยุ่นขาด, ยืดหยุ่นตัว, การยืดตัว

การทดสอบตัวอย่างที่อัดและหลอมเป็นสิ่งจำเป็นเพื่อยืนยันความสามารถในการแปรรูปผงและคุณสมบัติเชิงกลขั้นสุดท้ายตามความต้องการในการออกแบบ

ข้อดีและข้อเสียของผงโลหะผสม TiNbZrSn

ข้อได้เปรียบ	ข้อเสีย
อัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักที่ยอดเยี่ยม	แพงกว่าเมื่อเปรียบเทียบกับโลหะผสมทั่วไป
มีความยืดหยุ่นสูงกว่าโลหะผสมความแข็งแรงสูงชนิดอื่นๆ	มีความเหนียวกว่าโลหะผสมไททาเนียม
แข็งแรงมากและทนต่อการสึกหรอ	ต้องได้รับการจัดการอย่างระมัดระวังเนื่องจากมีความไวต่อการเกิดปฏิกิริยา
ทนทานต่อการกัดกร่อนในสภาวะที่รุนแรง	กลึงและเจียรได้ยาก
สามารถเข้ากับชีวภาพได้ เหมาะสำหรับการใช้งานทางการแพทย์	ผู้จัดจำหน่ายและความพร้อมมีจำกัด
ทนอุณหภูมิสูงได้	จำเป็นต้องใช้การกดแบบ isostatic ร้อนเพื่อการผนึกให้สมบูรณ์

สำหรับงานที่สำคัญ ที่ประสิทธิภาพดีเลิศเหนือกว่าต้นทุน ผงโลหะผสม TiNbZrSn ให้คุณสมบัติที่ไม่สามารถเปรียบเทียบได้กับโลหะผสมอื่นได้ ข้อจำกัดหลักคือต้นทุนและความพร้อมใช้งาน

การเปรียบเทียบ TiNbZrSn กับโลหะผสมอื่นๆ

ผง TiNbZrSn มีประสิทธิภาพอย่างไรเมื่อเปรียบเทียบกับผงโลหะผสมประสิทธิภาพสูงชนิดอื่น

กับสแตนเลส:

• ความแข็งแรงสูงขึ้น 2 เท่า
• ความหนาแน่นต่ำกว่า 70%
• มีความแข็งมากกว่า 5 เท่า
• ความต้านทานการกัดกร่อนได้ดีขึ้น

เทียบกับโลหะผสมไทเทเนียม:

• ยืดหยุ่นได้มากกว่า 50%
• ความแข็งเพิ่มสูงขึ้น 20%
• ต้านทานการลื่นที่ดีกว่า
• ความเหนียวที่ต่ำลง

เทียบกับโลหะผสมโคบอลต์-โครเมียม:

• ความหนาแน่นต่ำ
• ไม่มีผลข้างเคียง
• อุณหภูมิการบริการที่สูงขึ้น
• ความเหนียวต่ำ

เทียบกับมหาโลหะผสมบนพื้นฐานนิกเกิล:

• ประมวลผลได้ง่ายขึ้น
• ราคาถูกลง
• ความสามารถให้ทำงานที่อุณหภูมิต่ำได้
• ความแข็งแรงต่อการคืบที่ต่ำ

ดังนั้น TiNbZrSn จึงแสดงให้เห็นสมดุลของสมบัติที่ไม่พบในโลหะผสมอื่นอย่างเหมาะสมสุด ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่ต้องการมากที่สุด

ข้อมูลเชิงลึกเกี่ยวกับการใช้งานผงโลหะผสม TiNbZrSn

ต่อไปนี้คือข้อมูลเชิงลึกบางประการเกี่ยวกับการใช้ TiNbZrSn อย่างมีประสิทธิภาพ:

• ผงอะตอมไรซ์ที่มีการกระจายขนาดอนุภาคที่ควบคุมจะไหลและบรรจุได้ดีที่สุดสำหรับการผลิตสารเติมแต่ง
• ผงที่ไม่สม่ำเสมอจำเป็นต้องได้รับความกดดันที่สูงกว่าในการทำให้แน่นและการเผาผนึก
• การกดแบบไอโซสแตติกแบบร้อนช่วยให้ได้ความหนาแน่นและคุณสมบัติสูงสุด
• การเผาชนิด Annealing สามารถนำมาใช้ปรับความเหนียวหยุ่นและความแข็งแกร่งตามความต้องการ
• ชิ้นส่วน Near-net-shape ลดต้นทุนการตัดเฉือนของชิ้นส่วนที่ผสานขึ้นรูป
• การปรับปรุงพื้นผิวช่วยเพิ่มความต้านทานการสึกหรอสำหรับการใช้งานที่สัมผัสกับการเลื่อนไถล
• การเชื่อมวัสดุที่ต่างออกไปกับ TiNbZrSn ต้องอาศัยการเลือกใช้กรรมวิธีที่เหมาะสม
• การตรวจสอบและคุณสมบัติของผู้จัดจำหน่ายที่เข้มงวด ช่วยให้มั่นใจได้ถึงคุณภาพและประสิทธิภาพของผง

การทำความเข้าใจความสัมพันธ์ของกระบวนการ-โครงสร้างจุลภาค-คุณสมบัติมีความสำคัญต่อการใช้ศักยภาพอย่างเต็มที่ของโลหะผสมที่โดดเด่นนี้

คำถามที่พบบ่อย

คำถามที่พบบ่อยเกี่ยวกับผงโลหะผสม TiNbZrSn:

Q: TiNbZrSn ผง เข้ากันได้กับการพิมพ์ 3 มิติ?

ก: ใช่ ผง TiNbZrSn ที่ละลายด้วยแก๊สที่มีขนาดของอนุภาคที่ควบคุมและมีความกลมสูง สามารถใช้สำหรับการหลอมรวมเตียงผงและกระบวนการ AM ที่ฝากพลังงานแบบกำหนดทิศทางได้ พารามิเตอร์ต้องมีการปรับให้เหมาะสมเพื่อให้ได้ความหนาแน่นสูง

ถาม: ขนาดอนุภาคแบบใดเหมาะที่สุดสำหรับงานผลิตแบบเติมแต่ง?

A: ขอแนะนำขนาด 15-45 ไมครอน เพื่อให้ผงไหลและเรียงตัวกันได้ดี บางแอปพลิเคชันที่ต้องการเลเยอร์ที่หนากขึ้น ก็ยังพิมพ์ได้สำเร็จโดยใช้ผงขนาดใหญ่ที่ใหญ่ได้ถึง 106 ไมครอน

ถาม: TiNbZrSn ต้องการการกดอัดไอโซสแตติกแบบร้อนหลังจาก AM หรือไม่

ตอบ: การ HIP ช่วยเพิ่มความหนาแน่นสูงสุด กำจัดรูพรุนในโครงสร้าง และปรับปรุงคุณสมบัติทางกล แต่สำหรับบางแอปพลิเคชันที่ไม่ค่อยต้องการ ชิ้นส่วน TiNbZrSn ที่พิมพ์แล้วอาจตอบสนองความต้องการได้โดยไม่ต้องมีการ HIP

ถาม: สามารถเครื่องจักรและขัด TiNbZrSn อัลลอยด์ได้หรือไม่

A: ถูกต้อง แต่ต้องใช้การตั้งค่าที่แข็งแกร่ง สารหล่อเย็นที่มีแรงดันสูง เครื่องมือคาร์ไบด์ที่คม และสารกัดละเอียด อัตราการป้อนและความเร็วต้องต่ำกว่าโลหะผสมทั่วไป เนื่องจากความแข็งของโลหะ

Q: TiNbZrSn ใช้ได้กับอุปกรณ์ปลูกถ่ายทางการแพทย์หรือไม่?

ตอบ: ใช้ในแผ่นกระดูก กระดูกสะโพก และกระดูกหัวเข่าได้ เนื่องจากความเข้ากันได้ทางชีวภาพ มอดูลัสต่ำ และความแข็งแรงที่สูง เหมาะสำหรับอุปกรณ์ที่รับน้ำหนักได้ แป้งเกรด 23 ELI ให้ความบริสุทธิ์ที่ต้องการ

ถาม: การประยุกต์ใช้ทั่วไปสำหรับโลหะผสม TiNbZrSn คืออะไร

A: ส่วนประกอบของอากาศยาน เช่น อุปกรณ์ลงจอด สปริงและตัวล็อกยานยนต์ ชิ้นส่วนที่ใช้เป็นวัสดุปลูกฝังในร่างกายในทางการแพทย์ แผ่นเกราะ กังหันผลิตกระแสไฟฟ้า และเครื่องมือสำหรับงานขึ้นรูปและการปั๊มแผ่นโลหะ

บทสรุป

โดยสรุป ผงโลหะผสม TiNbZrSn ให้ความแข็งแรงที่เหนือชั้นควบคู่ไปกับความหนาแน่น ความยืดหยุ่น และความแข็งที่ไม่เหมือนโลหะผสมแบบเดิมหรือแบบขั้นสูงใดๆ แม้ว่าจะมีราคาสูงกว่า แต่แอปพลิเคชันประสิทธิภาพที่สำคัญมากมายก็แสดงให้เห็นถึงความคุ้มค่าในการใช้เมื่อคุณสมบัติวัสดุที่ดีที่สุดมีความสำคัญ ด้วยความพร้อมใช้งานที่เพิ่มขึ้นและนวัตกรรมที่ดำเนินอยู่ ความสามารถอันเป็นเอกลักษณ์ของ TiNbZrSn จะถูกนำไปใช้ในอุตสาหกรรมต่างๆ มากขึ้นในปีต่อๆ ไป