Titanium Ti64ELI-poeder is een belangrijk technisch materiaal dat in verschillende industrieën wordt gebruikt vanwege zijn unieke eigenschappen en kenmerken. Dit artikel biedt een uitgebreid technisch overzicht van Titanium Ti64ELI-poeder over de samenstelling, eigenschappen, toepassingen, specificaties, prijzen, voordelen en beperkingen.
Overzicht van Titanium Ti64ELI-poeder
Titanium Ti64ELI-poeder, ook bekend als Titanium 6Al-4V ELI-poeder, is een titaniumlegering die aluminium en vanadium als legeringselementen bevat. Het heeft een uitstekende sterkte-gewichtsverhouding, weerstand tegen vermoeidheid, breuktaaiheid en corrosieweerstand. Ti64ELI-poeder is de extra lage interstitiële variant van Ti64 met lagere niveaus van zuurstof, stikstof, koolstof en ijzer.
Ti64ELI wordt gebruikt voor additieve productie, metaalspuitgieten, warm en koud isostatisch persen en andere poedermetallurgische processen. Het kan in 3D worden geprint tot volledig dichte, complexe onderdelen met fijne microstructuren en mechanische eigenschappen die vergelijkbaar zijn met gesmeed Ti64-producten. De combinatie van lichtgewicht, sterkte en corrosiebestendigheid van Ti64ELI maakt het geschikt voor toepassingen in de ruimtevaart, medische, tandheelkundige, sportartikelen, automobiel- en maritieme toepassingen.
Enkele belangrijke kenmerken van Titanium Ti64ELI-poeder zijn:
- Uitstekende biocompatibiliteit en osseo-integratie
- Mogelijkheid om ingewikkelde geometrieën in 3D te printen die niet mogelijk zijn met gieten/bewerking
- Consistente samenstelling en microstructuur in 3D-geprinte onderdelen
- Goede vermoeiingssterkte en breuktaaiheid
- Lagere interstitiële elementen dan Ti64 voor superieure ductiliteit
- Compatibiliteit met heet isostatisch persen (HIP) en warmtebehandelingen
- Conformiteit met ASTM-normen voor chemie en deeltjesgrootte
Samenstelling van titanium Ti64ELI-poeder
De typische chemische samenstelling van titanium Ti64ELI-poeder is:
| Element | Gewicht % |
|---|---|
| Titaan (Ti) | Evenwicht |
| Aluminium (Al) | 5.5-6.75% |
| Vanadium (V) | 3.5-4.5% |
| Zuurstof (O) | ≤ 0,13% |
| Stikstof (N) | ≤ 0,05% |
| Koolstof (C) | ≤ 0,08% |
| Ijzer (Fe) | ≤ 0,25% |
De belangrijkste legeringselementen zijn aluminium en vanadium. Aluminium verhoogt de sterkte en verlaagt de dichtheid. Vanadium verbetert de sterkte en ductiliteit. De lage interstitiële elementen zuurstof, stikstof en koolstof in Ti64ELI zorgen voor een betere ductiliteit vergeleken met Ti64.
Eigenschappen van titanium Ti64ELI-poeder
Titanium Ti64ELI-poeder heeft de volgende eigenschappen:
| Eigendom | Waarde |
|---|---|
| Dikte | 4,43 g/cm3 |
| Smeltpunt | 1604-1660°C |
| Warmtegeleiding | 6,7 W/mK |
| Elektrische weerstand | 170 μΩ-cm |
| Young-modulus | 114 GPa |
| Treksterkte | 895-930 MPa |
| Opbrengststerkte | 825-875 MPa |
| Verlenging | 10-15% |
| Poisson-ratio | 0.32-0.34 |
| Vermoeidheid Sterkte | 400 MPa |
Hoofdzaken:
- Lage dichtheid vergeleken met staal
- Behoudt sterkte en taaiheid bij cryogene temperaturen
- Sterker dan commercieel zuiver titanium
- Lagere ductiliteit dan gesmeed Ti64, maar voldoende voor de meeste toepassingen
- Uitstekende corrosiebestendigheid door stabiele beschermende oxidelaag
Toepassingen van Titanium Ti64ELI-poeder
Titanium Ti64ELI-poeder wordt gebruikt om onderdelen te vervaardigen voor de volgende toepassingen:
Lucht- en ruimtevaart: Motoronderdelen, casco's, turbines, bevestigingsmiddelen, tandwielen, hydraulische systemen
Medisch en tandheelkundig: Orthopedische implantaten, protheses, chirurgische instrumenten, tandheelkundige implantaten
Automobiel: Kleppen, drijfstangen, racewagenonderdelen
Marien: Propellers, pompen, assen, pijpen, fittingen
Chemisch: Warmtewisselaars, kleppen, leidingen voor het hanteren van corrosieve chemicaliën
Sportartikelen: Golfclubs, fietsframes, tennisrackets, lacrossesticks
Additieve productie: 3D-geprinte onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart-, automobiel- en medische sector
Ti64ELI heeft de voorkeur boven Ti64 in AM vanwege de lagere interstitiële elementen die verbrossing veroorzaken in 3D-geprinte Ti64-onderdelen. Het heeft ook een hoge biocompatibiliteit voor medische implantaten.
Specificaties van Titanium Ti64ELI-poeder
Titanium Ti64ELI-poeder is verkrijgbaar in de volgende specificaties:
| Parameter | Details |
|---|---|
| Deeltjesgroottes | 15-45 micron |
| Productie methode | Gasverneveling |
| Deeltjesvorm | Bolvormig |
| Grootteverdeling | D10: 20 micron, D50: 35 micron, D90: 40 micron |
| Schijnbare dichtheid | ~2,2 g/cc |
| Tik op Dichtheid | ~3,2 g/cc |
| Vloeibaarheid | Uitstekend |
| Normen | ASTM B348 klasse 23 |
Grotere deeltjesgroottes van 63-106 micron kunnen op maat worden geproduceerd op basis van toepassingsvereisten. Er zijn fijnere deeltjesgroottes beschikbaar voor metaalspuitgietgrondstoffen.
Leveranciers en prijzen van titanium Ti64ELI-poeder
Enkele van de belangrijkste leveranciers en prijsgegevens voor titanium Ti64ELI-poeder zijn:
| Leverancier | Prijzen |
|---|---|
| AP&C | $88/kg voor bestellingen >1000 kg |
| Arcam AB | $75/kg voor bestellingen >500 kg |
| TLS-techniek | € 100/kg voor bestellingen >100 kg |
| LPW-technologie | £70-90/kg voor bestellingen >100 kg |
| CNPC-poeder | $80-100/kg voor >100kg |
Prijzen variëren van $70-100 per kg, op basis van bestelhoeveelheid, deeltjesgrootteverdeling en locatie. Kleine hoeveelheden en onderzoeksmonsters kunnen meer dan $500/kg kosten.
Vergelijking tussen titanium Ti64- en Ti64ELI-poeders
Hier is een vergelijking tussen Ti64ELI en Ti64 titaniumlegeringen:
| Parameter | Ti64ELI | Ti64 |
|---|---|---|
| Interstitiële O, C, N | Lager | Hoger |
| Ductiliteit | Hoger | Lager |
| Taaiheid | Beter | Arm |
| Lasbaarheid | Uitstekend | Gematigd |
| Corrosieweerstand | Vergelijkbaar | Vergelijkbaar |
| Kracht | Vergelijkbaar | Vergelijkbaar |
| Kosten | Hoger | Lager |
| AM-geschiktheid | Uitstekend | Gematigd |
Voordelen van Ti64ELI ten opzichte van Ti64:
- Betere ductiliteit en breuktaaiheid
- Lagere neiging tot barsten tijdens additieve productie
- Kan met warmte worden behandeld tot hogere sterkteniveaus
- Beter bestand tegen waterstofabsorptie en verbrossing
Beperkingen van Ti64ELI versus Ti64:
- Hogere kosten als gevolg van de zuiverheid en verwerking van grondstoffen
- Niet aanbevolen voor toepassingen bij hoge temperaturen boven 300°C
- Er zijn minder gegevens over de legeringsontwikkeling beschikbaar vergeleken met Ti64
Voor- en nadelen van Titanium Ti64ELI-poeder
Voordelen:
- Uitstekende sterkte-gewichtsverhouding
- Bio-inertie maakt gebruik voor medische implantaten mogelijk
- Bestand tegen sterilisatie en autoclaveren
- Bestand tegen corrosie in ruwe omgevingen
- Compatibel met traditionele en additieve processen
- Warmtebehandelbaar om de eigenschappen aan te passen
- Kan worden geplateerd voor esthetiek en hechting
Nadelen:
- Duurder dan roestvrij staal en aluminiumlegeringen
- Lagere stijfheid dan staal, gevoelig voor terugvering
- Slechte schuifsterkte vergeleken met staalsoorten
- Titaanstof vormt brandgevaar
- Moeilijk te bewerken vanwege de lage thermische geleidbaarheid
- Gevoelig voor vreten en vastvreten tijdens de bewerking
- Oppervlaktebehandelingen verplicht voor lijmverbindingen
- Vereist bescherming met inert gas tijdens AM en lassen
Veelgestelde vragen
Vraag: Wat is het verschil tussen Ti64ELI en Ti64?
A: Ti64ELI heeft minder interstitiële zuurstof, stikstof en koolstof vergeleken met Ti64. Dit geeft Ti64ELI een betere ductiliteit en breuktaaiheid.
Vraag: Wat zijn de toepassingen van Ti64ELI-poeder?
A: Belangrijke toepassingen zijn onderdelen voor de lucht- en ruimtevaart, medische implantaten, auto-onderdelen en 3D-printen. Het wordt veel gebruikt in industrieën waar hoge sterkte, laag gewicht en corrosiebestendigheid vereist zijn.
Vraag: Welke deeltjesgrootte wordt gebruikt voor AM?
A: Deeltjesgroottes van 15-45 micron worden aanbevolen voor AM-processen met poederbedfusie, zoals selectief lasersmelten (SLM) en elektronenstraalsmelten (EBM).
Vraag: Wat zijn de voordelen van Ti64ELI ten opzichte van roestvrij staal?
A: Ti64ELI heeft een hogere sterkte-gewichtsverhouding, betere corrosieweerstand en superieure biocompatibiliteit in vergelijking met roestvrij staal. Ti64ELI is echter ook duurder.
Vraag: Welke nabewerking is vereist voor Ti64ELI AM-onderdelen?
A: AM-onderdelen hebben mogelijk heet isostatisch persen (HIP), warmtebehandelingen en machinale bewerking nodig om de vereiste afmetingen, oppervlakteafwerking en materiaaleigenschappen te bereiken.
Vraag: Kunnen Ti64ELI-onderdelen worden gelast voor reparatie of verbinding?
A: Ja, Ti64ELI heeft uitstekende lasbaarheid. Laserlassen, elektronenstraallassen en booglassen kunnen worden gebruikt om Ti64ELI-onderdelen te lassen. Een goede afscherming is noodzakelijk om oxidatie te voorkomen.
Conclusie
Samenvattend biedt titanium Ti64ELI-poeder een uitstekende combinatie van hoge sterkte, laag gewicht, corrosieweerstand, biocompatibiliteit, verwerkbaarheid en warmtebehandelbaarheid. De toepassingen ervan omvatten de lucht- en ruimtevaart-, medische, automobiel-, chemische en consumentensector. Met additieve productie kunnen complexe Ti64ELI-onderdelen rechtstreeks vanuit CAD-gegevens in 3D worden geprint voor on-demand productie van lichtgewicht structurele componenten. Ti64ELI is echter duurder dan Ti64 en lastig te bewerken. Over het geheel genomen biedt Ti64ELI mogelijkheden die verder gaan dan de grenzen van conventionele titaniumlegeringen.
