Bột TiAl3

Bột TiAl3 là hợp chất kim loại giữa titan và nhôm. Nó nhẹ, có khả năng chống oxy hóa và chịu được nhiệt độ cao. Điều này làm cho nó phù hợp để sử dụng trong các ứng dụng hàng không vũ trụ, ô tô, năng lượng và các ứng dụng hiệu suất cao khác.

Một số tính chất và đặc điểm chính của bột TiAl3:

Đặc tính và đặc điểm bột TiAl3

Công thức hóa học	TiAl3
Mật độ	3,4 g/cm3
Điểm Nóng Chảy	1395¡«C
Mô-đun Young	170 GPa
Hệ số giãn nở nhiệt	11 x 10-6 K-1
Độ dẫn nhiệt	29 W/m-K
Độ điện trở	125 × 10^6 cm/s
Khả năng chống ôxi hóa	Tuyệt vời lên đến 1000°C

Bột TiAl3 có thể được sản xuất thông qua nhiều phương pháp bao gồm nguyên tử hóa khí, quá trình điện cực quay plasma (PREP) và hợp kim cơ học. Kích thước bột, hình thái, thành phần, cấu trúc vi mô và các tính chất khác phụ thuộc vào phương pháp sản xuất.

Hàm lượng titan thường nằm trong khoảng 55-65 wt% và nhôm là cân bằng. Lượng nhỏ crom, niobi, cacbon hoặc oxy có thể có tối đa 1%. Tỷ lệ Ti:Al có thể được điều chỉnh để tối ưu hóa các đặc tính.

Thuộc tính bột TiAl3

Bất động sản	Giá trị
Mật độ	3.7-4.0 g/cm3
Điểm Nóng Chảy	1350¡«C
Độ dẫn nhiệt	~20 W/m-K
Độ điện trở	125-185 cm
Mô-đun Young	160-180 GPa
Hệ số Poisson	0.25-0.35
Hệ số giãn nở nhiệt	11-13 x 10<sup>-6</sup>?/¡«C

Các tính chất chính bao gồm mật độ thấp so với hợp kim titan, điểm nóng chảy cao, độ dẫn nhiệt trung bình và khả năng duy trì độ bền và độ cứng ở nhiệt độ cao.

Đặc điểm của bột TiAl3

Thuộc tính	Chi tiết
Hình dạng hạt	Xấp xỉ hình cầu
Kích thước hạt	10 – 150 µm
Khả năng chảy	Tốt
Mật độ biểu kiến	~2,5 g/cm3
Mật độ chịu nén	~3,5 g/cm3
Diện tích bề mặt	0,1-0,3 m2/g
Sạch sẽ	99.5%

Bột TiAl3 có hình dạng cầu với bề mặt nhẵn, độ chảy tốt và các đặc tính đóng gói. Bột có hàm lượng oxy và nitơ thấp giúp tránh giòn vỡ.

Ứng dụng của bột TiAl3

Một số ứng dụng chính tận dụng các tính chất của TiAl3 bao gồm:

Ứng dụng bột TiAl3 trong sản xuất đắp bồi

• Bột TiAl3 được sử dụng trong các quy trình nung chảy trên nền bột như nấu chảy laser chọn lọc (SLM) và nấu chảy chùm electron (EBM) để chế tạo các linh kiện nhôm titan phức hợp cho hàng không vũ trụ và ô tô.
• So với Ti6Al4V trong AM nền bột, thì hợp kim này có phản ứng thấp hơn và dễ in hơn. Các bộ phận TiAl3 có cấu trúc vi mô tốt và các đặc tính cơ học tương đương với các hợp kim đúc và rèn.
• AM cùng với TiAl3 cho phép thiết kế nhẹ hơn, giảm số lượng bộ phận và hợp nhất cụm chi tiết để làm cánh tua bin, bánh xe tăng áp, bộ phận xả, v.v.

Ứng dụng bột TiAl3 trong phun nhiệt

• Lớp phủ phun nhiệt của bột TiAl3 cung cấp khả năng chống oxy hóa và ăn mòn ở nhiệt độ cao ở cánh tuabin, cánh máy bay, bình đốt, v.v.
• TiAl3 mạ có khả năng chịu nhiệt tốt hơn so với hợp kim niken và lớp phủ titan. Lớp phủ TiAl3 có thể hoạt động ở nhiệt độ 700-900¡«C.
• Lớp phủ được phun bằng công nghệ phun plasma, oxy-nhiên liệu tốc độ cao (HVOF) hoặc phun nóng. Độ dày lớp phủ thường là 150-500 micromet.

Ứng dụng bột TiAl3 trong lớp phủ laser

• Bột TiAl3 có thể được phủ laser trên các chất nền hợp kim niken hoặc titan để tạo lớp hợp kim bề mặt có khả năng bảo vệ.
• Lớp phủ tạo ra độ bền ở nhiệt độ cao, khả năng chống oxy hóa và khả năng chống mài mòn tốt hơn.
• Phủ laser được sử dụng trên các thành phần của động cơ phản lực và tuabin đặt trên cạn phải chịu điều kiện ăn mòn nóng.

Thông số kỹ thuật Bột TiAl3

Bột TiAl3 có nhiều dạng tiêu chuẩn phù hợp với các thông số kỹ thuật như:

Công thức bột TiAl3

Lớp	Ti vừa sở hữu được %t	Al wt%	Khác
Ti-45Al-3Nb	45%	Sự cân bằng	3% Nb
Ti-55Al	55%	Sự cân bằng	–
Ti-62Al	62%	Sự cân bằng	–

Các hợp chất phổ biến dựa trên hàm lượng titan như Ti-45Al, Ti-55Al hoặc Ti-62Al biểu thị tỷ lệ phần trăm khối lượng của titan. Có thể có một lượng nhỏ crom hoặc niobi.

Phân phối kích thước hạt bột TiAl3

Kích thước hạt	Phân phối
-150 +45×m	Tối đa 5%
-45 +22 Ã \times m	40-60%
-22 Ã×m	Sự cân bằng

Phân bố kích thước tiêu biểu cho quy trình AM tập trung vào khoảng 22-45 Ã×m với lượng mịn nằm dưới 22Ã×m. Kích thước lớn hơn lên đến 150Ã×m được sử dụng cho nhu cầu phun nhiệt.

TiAl3 Bột tiêu chuẩn

• ASTM B821 - Tiêu chuẩn về Chuẩn bị Bột hợp kim chịu lửa và Compact thông qua Kỹ thuật Plasma
• AMS 4982 - Vật liệu tiêu hao dạng bột, hợp kim nhôm titan, phun tạo nguyên tử bằng plasma
• AMS 7008 - Bột Hợp Kim Titan Aluminide cho Lớp Phủ Phun Nhiệt

Việc sản xuất, lấy mẫu, thử nghiệm và chấp nhận bột tuân theo các tiêu chuẩn công nghiệp đối với hợp kim chịu lửa và hợp kim titan aluminide.

So với các loại bột thông thường khác, bột TiAl3 có một số ưu điểm và nhược điểm:

So sánh bột TiAl3 với các loại bột khác

Tham số	TiAl3	Ti6Al4V	AlSi10Mg
Mật độ	Thấp hơn	Cao hơn	Thấp hơn
Độ bền ở nhiệt độ cao	Cao hơn	Thấp hơn	Thấp hơn nhiều
Khả năng chống ôxi hóa	Xuất sắc	Vừa đủ	Yếu
Độ dẫn nhiệt	Cao hơn	Thấp hơn	Cao hơn
Chi phí	Cao hơn	Thấp hơn	Thấp hơn
Khả năng sản xuất	Khó hơn	Dễ hơn	Dễ hơn
ỨNG DỤNG	Hàng không, Ô tô	Hàng không vũ trụ, Y sinh học	Ngành ô tô, thông tin chung

• TiAl3 có độ bền cao hơn các hợp kim titanium như Ti6Al4V ở nhiệt độ trên 600 ¡«C
• Kim loại này có khả năng chống oxy hóa tốt hơn so với các hợp kim titan và nhôm
• Đắt hơn hợp kim titan do có hàm lượng nhôm cao
• Không được gia công hoặc tạo hình dễ dàng như hợp kim titan ở nhiệt độ phòng
• Thích hợp nhất cho các ứng dụng kết cấu nhiệt độ cao

Bằng cách hiểu rõ những mặt vượt trội và kém hơn của TiAl3 so với các hệ hợp kim khác, chúng ta có thể xác định được những ứng dụng lý tưởng để tận dụng các ưu điểm của nó.

Nhà cung cấp bột TiAl3

Một số nhà cung ứng toàn cầu hiện cung cấp bột TiAl3 thương mại. Một số nhà sản xuất chính là:

Các nhà sản xuất bột TiAl3

Công ty	Cấp sản phẩm	Địa điểm
AMETEK	TiAl3, TiAl3-100A, TiAl3-500	Hoa Kỳ
AP&C	TiAl3-230, TiAl3-360	Canada
Sandvik	Bột Osprey TiAl3	Thụy Điển
TLS Technik	TiAl3-100A	Đức
Praxair	TiAl3-100A	Hoa Kỳ

Bột hợp kim TiAl3 của Trung Quốc: GIá thành hợp lý, nguồn cung đáp ứng nhu cầu, Sản lượng xuất khẩu ổn định

Lớp	Kích thước hạt	Mức giá
TiAl3-100A	15-45 Å	$450-$550/kg translated to Vietnamese is "450 đến 550 USD mỗi kilôgam."
TiAl3-230	45-180 Angstrom	350-$450/kg
TiAl3-500	10-45 giờ chiều	500-600$/kg

Giá cả phụ thuộc vào khối lượng mua, độ tinh khiết, sự phân bố kích cỡ hạt và hình thái. Có thể tùy chỉnh thành phần hợp kim nhưng giá đắt hơn.

Câu hỏi thường gặp

H: Các phương pháp nào có thể được sử dụng để sản xuất bột TiAl3?

A: Các phương pháp sản xuất chính là nguyên tử hóa khí, quá trình điện cực quay plasma và hợp kim cơ học. Mỗi phương pháp tạo ra các đặc tính bột khác nhau phù hợp với các ứng dụng khác nhau.

Hỏi: TiAl3 có tương thích với hợp kim titan không?

A: TiAl3 có độ hòa tan rắn rất hạn chế trong hợp kim titan như Ti6Al4V. Không nên trộn bột TiAl3 với bột hợp kim titan vì sẽ hình thành các pha kim loại trung gian giòn.

H: Có thể thêm những nguyên tố nào vào hợp kim TiAl3?

A: Các nguyên tố như Nb, Cr, Ni, Cu được hợp kim hóa với TiAl3 để sửa đổi vi cấu trúc và các tính chất cơ học. Tuy nhiên, quá trình hợp kim hóa có thể tác động tiêu cực đến khả năng chống oxy hóa.

Q: Sự khác biệt giữa bột PREP và bột TiAl3 nguyên tử hóa khí là gì?

A: Bột PREP có các hạt cầu mịn thích hợp để sản xuất phụ gia trong khi bột nguyên tử hóa bằng khí lại có các hạt thô hơn một chút, hiệu quả hơn về chi phí, thích hợp để ép và thiêu kết.

Hỏi: Chúng ta cần lưu ý gì khi xử lý bột TiAl3?

A: Bột TiAl3 dễ cháy và dễ bị oxy hóa. Nên mặc trang phục bảo hộ cá nhân (PPE) phù hợp và việc vận chuyển nên diễn ra trong điều kiện trơ để tránh nhiễm bẩn. Độ ẩm và tiếp xúc với oxy làm giảm chất lượng bột.

Kết luận

Tóm lại, TiAl3 là một nguyên liệu liên kim loại cao cấp quan trọng có dạng bột, phục vụ cho nhiều ứng dụng. Những tính chất của vật liệu này như mật độ thấp, độ bền và khả năng chống oxy hóa ở nhiệt độ cao làm cho vật liệu này thích nghi được với các ngành công nghiệp không gian, ô tô và năng lượng. Việc xử lý, bảo quản và kiểm tra bột một cách thích hợp là rất quan trọng để đạt được các tính chất của bộ phận cuối cùng. TiAl3 mang nhiều ưu điểm so với các hợp kim titan thông thường cho các trường hợp sử dụng cấu trúc nhiệt độ cao mặc dù có một số hạn chế về khả năng gia công và độ dẻo ở nhiệt độ phòng. Các nghiên cứu đang được tiến hành nhằm mục đích cải thiện vật liệu hơn nữa bằng cách bổ sung hợp kim và áp dụng các kỹ thuật gia công tiên tiến.