Bột hợp kim TiNb

Giới thiệu về bột hợp kim TiNb

Bột hợp kim TiNb được tạo thành từ titan và Niobi kim loại. Nó cung cấp sự kết hợp độc đáo giữa độ bền cao, mật độ thấp, tính tương thích sinh học, khả năng chống ăn mòn, mỏi và sức đề kháng nhiệt độ cao.

Hợp kim TiNb là một phần của phạm vi lớn hơn gồm các vật liệu liên kim titanium có các đặc tính vật lý, hóa học và cơ học vượt trội so với titanium nguyên chất. Việc thêm niobi làm chất hợp kim làm tăng cường một số đặc tính nhất định và cho phép điều chỉnh hợp kim TiNb cho các ứng dụng cụ thể.

Một số lợi thế chính của bột hợp kim TiNb bao gồm:

• Tỷ lệ độ bền/trọng lượng cao
• Khả năng chịu lực và nhiệt độ khắc nghiệt
• Chịu đựng mòn, mài mòn và ăn mòn trong môi trường khắc nghiệt
• Tương thích sinh học và không độc hại khi sử dụng trong y tế
• Có thể được xử lý thành các hình dạng phức tạp bằng công nghệ sản xuất bồi đắp
• Cung cấp sự linh hoạt cho thiết kế dành cho các kỹ sư

Hợp kim TiNb cạnh tranh với siêu hợp kim niken và coban trong ngành hàng không vũ trụ. Chúng cũng là lựa chọn thay thế cho thép không gỉ cho cấy ghép và thiết bị y sinh. Hợp kim TiNb cho phép các ứng dụng và thiết kế mới mà những vật liệu khác không thực hiện được.

Bài báo giới thiệu về tài liệu tham khảo kỹ thuật bao gồm thành phần, tính chất, quy trình, ứng dụng, thông số kỹ thuật, giá thành và các khía cạnh thực tế khác của bột hợp kim TiNb.

Công thức bột hợp kim TiNb

Hợp kim TiNb chủ yếu chứa titan và niobi là các thành phần tạo thành quan trọng. Hàm lượng niobi thường dao động từ 10% đến 50% theo trọng lượng và thành phần còn lại là titan.

Có thể điều chỉnh tỷ lệ Ti với Nb để tạo hợp kim TiNb khác nhau, tối ưu cho các tính chất xác định. Một số loại TiNb phổ biến bao gồm:

• Ti-10Nb - 10% niobi, 90% titan
• Ti-35Nb – 35% niobi, 65% titan
• Ti-45Nb – 45% niôbi, 55% titan
• Ti-50Nb - 50% niobi, 50% titan

Ngoài ra, có thể thêm một lượng nhỏ các nguyên tố khác như zirconium, tantalum, molybdenum, chromium để nâng cao các tính chất. Oxy và nitơ cũng có thể có mặt dưới dạng tạp chất.

Bảng 1: Thành phần hóa học của các loại hợp kim TiNb thông dụng

Hàm lượng hợp kim	Hàm lượng Niobi	Hàm lượng Titanium
Ti-10Nb	10%	90%
Ti-35Nb	35%	65%
Ti-45Nb	45%	55%
Ti-50Nb	50%	50%

Quản lý thành phần là rất quan trọng để đạt được tính chất mong muốn trong hợp kim TiNb thành phẩm. Các kỹ thuật luyện bột kim loại cho phép trộn chính xác các kim loại thành phần thành nguyên liệu bột hợp kim.

Tính chất của bột hợp kim TiNb

Hợp kim TiNb thể hiện nhiều loại tính chất lý, cơ và hóa hữu ích khiến chúng trở nên phù hợp với các ứng dụng hiệu suất cao. Một số tính chất quan trọng bao gồm:

Tính chất vật lý

• Mật độ – 4,5 đến 5,5 g/cm3, thấp hơn thép và hợp kim niken
• Điểm nóng chảy – 1550 đến 1750¡«C tùy theo thành phần
• Điện trở suất - từ 0,5 đến 0,6 Ôm x mm2, cao hơn titanium nguyên chất
• Độ dẫn nhiệt – 6 đến 22 W/m.K, thấp hơn titan

Tính chất cơ học

• Cường độ kéo – 500 đến 1100 Mpa, tăng theo hàm lượng niobium
• Cường độ giới hạn chảy – 300 đến 900 MPa
• Kéo dài – từ 10% đến 25%
• Độ cứng – 200 đến 350 HV
• Độ bền mỏi- 400 đến 600 MPa

Thuộc tính khác

• Khả năng chống ăn mòn – Tuyệt vời vì có lớp ô-xít bảo vệ
• Chống mài mòn - Tốt hơn titan nhờ vào độ cứng
• Tương thích sinh học – Không độc hại và không gây dị ứng

Bằng cách điều chỉnh tỷ lệ Ti/Nb, có thể tối ưu hóa các tính chất như độ bền, tính dẻo, độ cứng và mô đun đàn hồi theo yêu cầu ứng dụng.

Bảng 2: Các đặc tính vật lý cơ bản của hợp kim Ti-35Nb

Bất động sản	Giá trị
Mật độ	5,2g/cm3
Điểm Nóng Chảy	1600 sau CN
Độ bền kéo	650 MPa
Cường độ chảy	550 MPa
Kéo dài	15%
Mô đun đàn hồi	60 GPa
Độ cứng	250 HV

Ứng dụng của Bột hợp kim TiNb

Các đặc tính độc đáo của hợp kim TiNb khiến chúng phù hợp với các ứng dụng khắt khe trong nhiều ngành công nghiệp khác nhau:

Hiệp công

• Thành phần động cơ - cánh quạt, đĩa, chốt
• Các bộ phận thân máy bay – bánh đáp, cánh, thân máy bay
• Hệ thống thủy lực – máy bơm, van, bộ truyền động

Ô tô

• Lò xo van, van động cơ
• Thanh truyền, rô to tăng áp
• Phụ tùng xe đua

Y sinh

• Trồng ghép chỉnh hình - đầu gối, hông
• Cấy ghép răng, mão răng
• Dụng cụ phẫu thuật
• Thiết bị y tế

Ngành công nghiệp hóa chất

• Bộ trao đổi nhiệt, lò phản ứng
• Máy bơm, van, ống
• Thiết bị chống ăn mòn

Ứng dụng khác

• Đồ dùng thể thao – gậy đánh gôn, khung xe đạp
• Đồng hồ và trang sức cao cấp
• Tiếp điểm điện và đầu nối
• Các bộ phận lò nhiệt độ cao

Sự kết hợp về độ bền, sức bền nhiệt, chống ăn mòn và tương thích sinh học cho phép các hợp kim TiNb thay thế các vật liệu nặng hơn, các ngành công nghiệp.

Bảng 3: Ứng dụng hợp kim TiNb theo ngành công nghiệp

Ngành	ỨNG DỤNG
Hiệp công	Các thành phần động cơ, các bộ phận thân máy bay, các hệ thống thủy lực
Ô tô	Van lò xo, van động cơ, thanh truyền
Y sinh	Chèn ghép, dụng cụ phẫu thuật nha khoa, thiết bị
Hóa chất	Bộ trao đổi nhiệt, lò phản ứng, máy bơm, van
Khác	Đồ dùng thể thao, đồng hồ, tiếp điểm điện, phụ tùng lò nung

Quy trình chế biến bột hợp kim TiNb

Bột hợp kim TiNb có thể được sản xuất thông qua nhiều lộ trình xử lý khác nhau:

Pha trộn bột kim loại

• bột titan và niobi nguyên tố được trộn lại với nhau theo thành phần yêu cầu
• sản xuất hỗn hợp bột hợp kim được hợp kim cơ học để tạo bột hợp kim TiNb

Gas atomization translated to Vietnamese would be "Phân tử hoá khí."

• Hợp kim TiNb nóng chảy được khí trơ nguyên tử hóa thành những giọt mịn
• các giọt rắn lại thành các hạt bột hợp kim hình cầu

Quy trình điện cực quay plasma (PREP)

• Thanh điện cực TiNb được nung chảy bằng hồ quang plasma và được quay với tốc độ cao
• lực ly tâm làm cho các giọt bị vỡ ra và đặc lại thành dạng hạt

Phương pháp Hydride - Dehydride (HDH)

• Kim loại Ti và Nb được chuyển đổi thành bột hydride giòn
• bột hydride được trộn, khử nước, nghiền nát và sàng

Có thể kiểm soát kích thước hạt, hình thái, tính chảy và vi cấu của bột bằng cách lựa chọn quy trình sản xuất phù hợp. Điều này ảnh hưởng đến các tính chất cuối cùng sau khi hợp nhất.

Bảng 4: Phương pháp sản xuất bột hợp kim TiNb

Phương pháp	Miêu tả	Kích thước hạt	Cấu trúc từ
Hợp kim cơ học	Trộn và nghiền bột Ti và bột Nb	10 – 50 micron	Không đều, góc cạnh
Gas atomization translated to Vietnamese would be "Phân tử hoá khí."	Phun tử khí không hoạt động của hợp kim nóng chảy.	15 – 150 micron	Hình cầu
Điện cực plasma quay	Phá vỡ ly tâm điện cực đã nung chảy	50 – 150 micron	Hình cầu
Quy trình HDH	Hydriding, dehydriding, crushing blended powders translates to "Sự hấp phụ hydro, khử hydro, nghiền bột hỗn hợp" in Vietnamese.	10 - 63 micron	Không đều, góc cạnh

Củng cố bột hợp kim TiNb

Bột hợp kim TiNb có thể được chuyển đổi thành các bộ phận có mật độ đầy đủ bằng các kỹ thuật hợp nhất luyện kim bột khác nhau:

Ép đẳng tĩnh nóng (HIP)

• bột đóng gói được nung kết đẳng áp nóng (HIP) ở nhiệt độ và áp suất cao

Thiêu kết chân không

• bột được ép và thiêu kết trong lò nung chân không

Kỹ thuật thiêu kết plasma tia lửa

• bột được làm nóng đồng thời và nén bằng dòng điện một chiều xung

Đúc khuôn phun kim loại (MIM)

• bột được trộn với chất kết dính, tạo hình, tách chất kết dính và thiêu kết

sản xuất bồi đắp

• kết dính bột (SLM, EBM) hoặc lắng đọng năng lượng có hướng (DED)

Thiêu kết hông và thiêu kết chân không có thể đạt gần tới mật độ đầy đủ trong khi vẫn duy trì vi cấu trúc tốt. Sản xuất bồi đắp cung cấp nhiều sự tự do hơn về mặt hình học. Có thể tối ưu hóa quy trình hợp nhất để đạt được các tính chất mong muốn.

Bảng 5: Kỹ thuật hợp nhất bột hợp kim TiNb

Phương pháp	Miêu tả	Mật độ	Cấu trúc vi mô	Hình học
HÔNG	Áp suất cao, Nhiệt độ cao	Gần mật độ đầy đủ	Tốt	Những hình khối đơn giản
Thiêu kết chân không	Sự thiêu kết trong lò nung chân không	Gần mật độ đầy đủ	Tốt	Những hình khối đơn giản
Kỹ thuật thiêu kết plasma tia lửa	Dòng điện và áp suất xung	Mật độ đầy	Siêu mịn	Những hình khối đơn giản
Đúc phun kim loại	Khuôn đúc bột + chất kết dính	Gần mật độ đầy đủ	Siêu mịn	Những hình dạng phức tạp
sản xuất bồi đắp	Công nghệ nung kết nền bột hay lắng đọng năng lượng có định hướng	Gần mật độ đầy đủ	Thô	Những hình dạng phức tạp

Thông số kỹ thuật cho bột hợp kim TiNb

Bột hợp kim TiNb có sẵn ở nhiều thông số kỹ thuật khác nhau tùy theo từng ứng dụng khác nhau:

Thành phần: Các cấp độ có thành phần niobium từ 10% đến 50%

Kích thước hạt: Từ 10 đến 150 micron

Hình thái học: Hình cầu, không có quy tắc hoặc hòa quyện

Cách Thực hiện: Nguyên tố hỗn hợp, nung kết HDH dạng khí

Độ tinh khiết: > Hàm lượng titan > 99,5%, > 99,8 % niobi

Hàm lượng oxy: <2000 ppm

Khả năng chảy trôi: Lưu lượng đại sảnh > 23 giây/50gr

Mật độ biểu kiến: Ổ 2,5 g/cc

Mật độ gõ ¡Ô 3,5 g/cm³

Thành phần hóa học, phân bố kích thước hạt, hình thái, tỷ lệ lưu lượng và mật độ là các đặc tính thường thấy. Các hợp kim tùy chỉnh và thông số kỹ thuật bột có thể được sản xuất cho các ứng dụng cụ thể.

Bảng 6: Thông số kỹ thuật điển hình của bột nguyên tử hóa khí Ti-35Nb

Tham số	Đặc điểm kỹ thuật
Thành phần hợp kim	Ti-35Nb
Kích thước hạt	Từ 15 đến 45 micron
Cấu trúc từ	Hình cầu
Phương pháp sản xuất	Gas atomization translated to Vietnamese would be "Phân tử hoá khí."
Sạch sẽ	Ti > 99,5%, Nb > 99,8%
Hàm lượng oxy	<1500 ppm
Lưu lượng	>38 giây/50g
Mật độ biểu kiến	- 2,7 g/cc
Mật độ chịu nén	¡Ô 4,2 g/cc

Nhà cung cấp bột hợp kim TiNb

Một số nhà cung cấp bột hợp kim titan niobi hàng đầu toàn cầu bao gồm:

• AP&C – bột hợp kim titan và niobi
• Kỹ sư thiết bị Atlantic - bột cầu và góc
• TLS Technik - hợp kim TiNb hạt hóa khí
• Công nghệ kim loại – bột hợp kim và bột tiền hợp kim
• Sandvik Osprey - bột cầu nguyên tử hóa bằng khí
• Carpenter Additive - bột hợp kim tùy chỉnh

Các hợp kim TiNb cũng được cung cấp bởi các nhà cung cấp kim loại titan và niobi. Các hợp kim tiêu chuẩn và thành phần tùy chỉnh đều có thể được tìm nguồn cung ứng từ các nhà sản xuất bột này.

Bảng 7: Các đơn vị cung cấp bột hợp kim titan-niobi

Công ty	Nguyên liệu	Phương pháp sản xuất
AP&C	Ti, Nb, hợp kim TiNb	Gas atomization translated to Vietnamese would be "Phân tử hoá khí."
Atlantic Equipment Engineers	Ti, Nb, hợp kim TiNb	Phun sương khí, pha trộn
TLS Technik	Hợp kim TiNb	Gas atomization translated to Vietnamese would be "Phân tử hoá khí."
Công nghệ kim loại	Hợp kim TiNb	Pha trộn nguyên tố, tiền hợp kim
Sandvik Osprey	Hợp kim TiNb	Gas atomization translated to Vietnamese would be "Phân tử hoá khí."
Công ty dịch vụ sản xuất phụ gia Carpenter	Hợp kim TiNb tùy chỉnh	Gas atomization translated to Vietnamese would be "Phân tử hoá khí."

Giá của Bột hợp kim TiNb

Bột hợp kim TiNb đắt hơn bột titan hay niobium riêng lẻ. Chi phí tùy thuộc vào:

• Thành phần – hàm lượng Nb càng cao thì chi phí càng cao
• Độ tinh khiết - chi phí gia tăng cho độ tinh khiết cao hơn
• Kích thước hạt và sự phân bố
• Phương pháp sản xuất - bột khí hóa đắt hơn
• Số lượng đặt hàng – khối lượng lớn hơn có chi phí thấp hơn

Giá chỉ định cho bột hợp kim TiNb với số lượng nhỏ:

• Ti-10Nb: 100 đến 300 đô la / kg
• Ti-35Nb: 200 đến 500 đô la/kg
• Ti-50Nb: 300 đến 800 đô la/kg

Giá cả sẽ giảm đáng kể cho các đơn hàng lớn từ hàng trăm ký hoặc nhiều tấn.

Bảng 8: Giá tham khảo bột hợp kim TiNb

Hợp kim	Giá ($/kg)
Ti-10Nb	$100 – $300
Ti-35Nb	$200 – $500
Ti-50Nb	$300 – $800

Xử lý và lưu trữ bột hợp kim TiNb

Là một loại bột kim loại phản ứng, một số cần cẩn trọng khi xử lý bột hợp kim TiNb:

• Bảo quản trong hộp kín trong môi trường trơ, khô ráo để chống oxy hóa và nhiễm bẩn
• Tránh tiếp xúc với oxy, độ ẩm, các loại dầu, vật liệu dễ cháy
• Ngăn chặn sự tích tụ bột mịn trên bề mặt hoặc thiết bị
• Tiến hành tiếp địa tất cả các thiết bị dẫn điện được sử dụng để vận chuyển
• Sử dụng dụng cụ chống tia lửa và giảm thiểu phát sinh bụi
• Đeo găng tay và dụng cụ bảo hộ hô hấp khi sử dụng
• Sử dụng hệ thống thông gió dễ và tránh đám mây bụi
• Tránh xa nguồn nhiệt, ngọn lửa, tia lửa và những nguồn sinh lửa khác
• Theo dõi bản dữ liệu an toàn để biết các biện pháp phòng ngừa và PPE thích hợp

Nếu được bảo quản đúng cách trong không khí khô, trơ, bột hợp kim TiNb có thời hạn sử dụng điển hình là 12 tháng. Điều kiện bảo quản không đúng cách có thể gây ra quá trình oxy hóa, mất khả năng chảy hoặc nguy cơ cháy.

Bảng 9: Nguyên tắc xử lý bột hợp kim TiNb

Tham số	Hướng dẫn
Ổ đĩa	Đóng kín các bình chứa, bầu không khí khô không hoạt tính
Không khí	Tránh oxy, hơi ẩm, dầu và chất cháy
Thiết bị	Tiếp đất tới toàn bộ các thiết bị dẫn điện
Công cụ	Sử dụng các công cụ không phát tia lửa
Thông gió	Hệ thống thông gió nền
PPE	Găng tay, bảo vệ đường hô hấp
Lưu ý	Tránh nhiệt độ cao, lửa và tia lửa
Thời hạn sử dụng	12 tháng trong bầu khí quyển trơ

Biên bản An toàn Kỹ thuật (MSDS) đối với Bột hợp kim TiNb

Tương tự như các loại bột kim loại phản ứng khác, một số biện pháp phòng ngừa an toàn quan trọng đối với hợp kim TiNb:

• Mặc EPP - găng tay, thiết bị bảo vệ mắt, khẩu trang/máy thở
• Tránh hít phải bột - phải sử dụng thiết bị bảo vệ hô hấp
• Tránh tiếp xúc với da và mắt
• Rửa kỹ sau khi cầm nắm bột
• Tránh các nguồn đánh lửa, bột có thể dễ cháy
• Sử dụng hệ thống thông gió và tiếp đất phù hợp
• Không khí lưu trữ trơ để chống oxy hóa
• Tránh đổ nước và hạn chế bụi bám trên bề mặt.
• Thực hiện theo hướng dẫn trên SDS và nhãn cảnh báo

Sơ cứu:

• Hít phải: Chuyển đến nơi không khí trong lành. Khi cần, hãy đến bệnh viện.
• Tiếp xúc với da: Rửa bằng xà phòng và nước. Nhận trợ giúp nếu tình trạng kích ứng vẫn tiếp diễn.
• Tiếp xúc với mắt: Rửa mắt bằng nước trong 15 phút. Trao đổi y tế.
• Nuốt: Uống nước. Tìm kiếm sự trợ giúp y khoa nếu thấy khó chịu.

Luôn tham khảo SDS từ nhà cung cấp để có thông tin an toàn và sức khỏe đầy đủ trước khi xử lý và chế biến bột hợp kim TiNb.

Bảng 10: Các biện pháp an toàn chính cho bột hợp kim TiNb

Vật phẩm an toàn	Lưu ý
PPE	Găng tay, kính bảo hộ, khẩu trang N95
Hít vào	Sử dụng thiết bị bảo vệ đường hô hấp
Tiếp xúc da	Rửa vùng bị ảnh hưởng bằng xà phòng và nước
Giao tiếp bằng ánh mắt	Rửa mắt bằng nước trong vòng 15 phút
Tiêu thụ	Uống nước. Hãy tìm sự giúp đỡ y tế nếu cần.
Thông gió	Sử dụng hệ thống thông gió đặt dưới đất
Tiếp đất	Đặt tất cả các thiết bị xuống đất khi đang di chuyển
Đánh lửa	Tránh những tia lửa, ngọn lửa, nguồn nhiệt
Ổ đĩa	Khí không hoạt động xa khỏi vật liệu dễ cháy

Kiểm tra chất lượng bột hợp kim TiNb

Để đảm bảo bột hợp kim TiNb đáp ứng các thông số kỹ thuật, chúng tôi thực hiện nhiều kiểm tra chất lượng khác nhau:

• Phân tích hóa học?- ICP, GDMS hoặc phân tích LECO xác minh thành phần và độ tinh khiết
• Phân tích kích thước hạt- Khúc xạ laser hay phân tích sàng lọc phân bố theo kích thước
• Cấu trúc từ?- Dùng ảnh SEM để kiểm tra hình dạng và cấu trúc bề mặt hạt
• Lưu lượng?- Kiểm tra độ chảy của bột bằng lưu lượng kế Hall
• Mật độ?- Các phép đo mật độ biểu kiến và mật độ nén
• Oxy/Nitơ?- Phân tích hợp nhất khí trơ cho tạp chất kẽ
• Xác định giai đoạn?- Phân tích XRD để xác định các pha hiện diện

Tính chất của bột được kiểm tra trên mỗi mẻ theo các tiêu chuẩn chất lượng như ASTM B939, ASTM F3049, EN 10204 3.1. Bột có thể được trộn giữa các lô để đạt được tính đồng nhất.

Bảng 11: Phương pháp thử nghiệm bột hợp kim TiNb

Kiểm tra	Phương pháp	Tiêu chuẩn
Sáng tác	ICP, GDMS, LECO	ASTM E1479, ASTM E2330
Phân phối kích thước hạt	Quang phổ tán xạ laser, rây	ASTM B822
Cấu trúc từ	Hình ảnh SEM	ASTM B822
Lưu lượng	Lưu lượng kế ống hẹp	ASTM B213
Mật độ	Máy đo thể tích Scott	ASTM B212
Oxy/Nitơ	Khí khống chế hợp nhất	ASTM E1019
Phân tích pha	Tán xạ tia X	ASTM E1876

Ứng dụng y tế của Hợp kim TiNb

Do khả năng tương thích sinh học, cường độ cao và mô đun thấp, hợp kim TiNb được sử dụng rộng rãi cho vật liệu cấy ghép và thiết bị y tế:

Cấy ghép chỉnh hình

• Thay thế đầu gối và hông
• Tấm xương, vít
• Thiết bị cố định cột sống
• Cấy ghép nha khoa và cầu răng

Hợp kim TiNb như Ti-35Nb và Ti-45Nb tương thích với độ đàn hồi của xương người trong khi cung cấp độ bền cao trước mệt mỏi. Điều này làm giảm hiện tượng che chắn ứng suất so với các hợp kim titan cứng hơn.

Thiết bị tim mạch

• Stent
• Vỏ máy tạo nhịp tim
• Dây dẫn hướng
• Dụng cụ phẫu thuật

Tính năng chống ăn mòn, không độc hại và không từ tính của hợp kim TiNb khiến chúng phù hợp cho các thiết bị tiếp xúc với máu và các mô.

Cấp độ hợp kim TiNb trong lĩnh vực y tế

• Từ Ti-10Nb thành Ti-50Nb
• Ti-Nb-Zr, Ti-Nb-Ta dùng để điều chỉnh tính chất
• Các tiêu chuẩn ISO 5832-11 và ASTM F2066

Titan-35Nb và Titan-45Nb có môđun thấp được sử dụng thông dụng. Nb cao hơn làm cho kim loại bền hơn nhưng tăng độ bền. Thêm một lượng nhỏ Zr/Ta giúp tùy biến các đặc tính.

Ưu điểm của hợp kim TiNb dùng trong y sinh

• Sinh học tương thích tuyệt vời và tích hợp xương
• Độ bền cao và chống mệt mỏi
• Độ đàn hồi thấp gần xương
• Không độc hại, không gây dị ứng
• Khả năng chống ăn mòn
• Không từ tính

Hợp kim TiNb cung cấp sự kết hợp tốt nhất về độ bền, tương thích sinh học, khả năng chống ăn mòn và mô đun đàn hồi cho cấy ghép.

Thách thức của các thành phần y học hợp kim TiNb

• Chế tạo và gia công khó khăn
• Tốn kém hơn hợp kim Ti-6Al-4V
• Yêu cầu kiểm soát chất lượng nghiêm ngặt và thử nghiệm
• Dữ liệu lâm sàng lâu dài vẫn đang phát triển

Vì tương đối mới để sử dụng trong y tế, nên việc sản xuất và cấp phép cho các thành phần TiNb có thể phức tạp hơn. Nhưng những lợi thế của chúng lớn hơn những thách thức trong thời gian ngắn.

Ứng dụng hợp kim TiNb trong ngành ô tô

Độ bền, sức chịu nhiệt và tuổi thọ chống mỏi cao của hợp kim TiNb làm cho chúng trở nên hấp dẫn đối với các bộ phận ô tô:

Supap lò xo

• Sức mạnh cao hơn cho phép khối lượng lò xo thấp hơn
• Giảm khả năng van trôi nổi ở vòng tua cao
• Cho phép công suất đầu ra cao hơn

Van của động cơ

• Chịu được khí thải có nhiệt độ cao
• Chịu mài mòn và biến dạng
• Nhẹ

Thanh truyền

• Tỷ lệ độ bền/trọng lượng cao
• Giảm khối lượng qua lại
• Cho phép vòng tua và công suất cao hơn

Rô tô tăng áp

• Duy trì độ bền ở nhiệt độ cao
• Chịu được ứng suất trượt
• Khả năng chịu sốc nhiệt
• Mật độ thấp

Phụ tùng xe đua

• Hệ thống treo nhẹ, bộ phận khung xe
• Tuổi thọ mệt mỏi vượt trội

Khối lượng và quán tính giảm kết hợp với khả năng chịu nhiệt và chịu mệt mỏi dẫn tới hiệu suất và hiệu quả của động cơ cao hơn.

Thách thức của hợp kim TiNb cho ô tô

• Chi phí cao so với hợp kim thép
• Những khó khăn trong xử lí trong luyện kim bột
• Nhà cung cấp giới hạn và kinh nghiệm sản xuất
• Tỷ lệ chi phí-lợi ích không chắc chắn

Lợi ích có thể thuyết phục giá cao ban đầu cho các phương tiện hạng sang và mô tô thể thao. Để mọi người chấp nhận rộng rãi hơn phụ thuộc vào người sản xuất bột TiNb giảm chi phí.

Ứng dụng trong Hàng không vũ trụ của hợp kim TiNb

Hợp kim TiNb cạnh tranh với siêu hợp kim niken trong ứng dụng động cơ máy bay và khung máy bay đòi hỏi độ bền ở nhiệt độ thấp:

Các thành phần của động cơ

• Cánh tuabin, đĩa, vỏ
• Cánh của máy nén
• Trục, chốt khóa
• Bộ đảo lực đẩy

Các bộ phận cấu tạo

• Hệ thống bánh hạ cánh
• Cánh, xương sườn, thanh dọc
• Khung thân máy bay
• Ống dẫn thủy lực

Lợi ích

• Mật độ thấp hơn 30-50% so với siêu hợp kim Ni
• Tiết kiệm trọng lượng
• Độ bền và khả năng chịu chảy biến tương đương
• Chịu được ứng suất và nhiệt độ cao

Những thách thức