Bestes Ti-6Al-4V-Pulver （TC4-Pulver）für die additive Fertigung

Überblick über TC4-Pulver

TC4 gehört zu dem zweiphasigen α+β-Titanlegierungssystem. Das Aluminium stabilisiert die Alpha-Phase, während Vanadium ein Beta-Stabilisator ist. Dies führt zu einem guten Gleichgewicht von Festigkeit, Duktilität und Hochtemperatureigenschaften.

Zu den wichtigsten Merkmalen von TC4-Pulver gehören:

• Hohes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht
• Ausgezeichnete Ermüdungsfestigkeit und Bruchzähigkeit
• Gute Kriechfestigkeit bei erhöhten Temperaturen
• Hervorragende Korrosionsbeständigkeit
• Erhältlich in einer Reihe von Partikelgrößenverteilungen

TC4-Pulver eignet sich hervorragend zur Gewichtsreduzierung und Leistungssteigerung in der Luft- und Raumfahrt, der Automobilindustrie, der Medizintechnik und anderen anspruchsvollen Anwendungen.

Zusammensetzung von TC4-Pulver

TC4-Pulver hat die folgende nominelle Zusammensetzung:

Der Gehalt an Aluminium und Vanadium kann optimiert werden, um die gewünschten mechanischen Eigenschaften zu erzielen. Die Verunreinigungen durch Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff werden minimiert.

Eigenschaften von TC4-Pulver

Zu den wichtigsten Eigenschaften von TC4-Pulver gehören:

Aufgrund seiner Eigenschaften wie hohes Festigkeits-Gewichts-Verhältnis, Ermüdungsfestigkeit, Kriech- und Korrosionsbeständigkeit eignet sich TC4 für kritische Anwendungen in verschiedenen Branchen.

Herstellungsverfahren für TC4-Pulver

TC4-Pulver kann durch folgende Methoden hergestellt werden:

• Gaszerstäubung - Hochdruck-Inertgasstrahl zur Zerstäubung der geschmolzenen TC4-Legierung, wodurch kugelförmige Pulverpartikel entstehen.
• Plasma-Rotationselektroden-Verfahren - Durch Zentrifugalzerlegung des schnell rotierenden geschmolzenen Metallstroms entsteht kugelförmiges Pulver.
• Hydrid-Dehydrid-Verfahren - Titanhydrid wird zersetzt, um feines Titanpulver zu erhalten, das dann mit anderen elementaren Pulvern gemischt wird.

Die Gaszerstäubung bietet eine hervorragende Kontrolle über die Pulvereigenschaften wie Partikelgrößenverteilung, Morphologie und Fließfähigkeit.

Anwendungen von TC4-Pulver

TC4-Pulver wird üblicherweise verwendet in:

• Additive Fertigung - Selektives Laserschmelzen zur Herstellung leichter Strukturteile für die Luft- und Raumfahrt und die Automobilindustrie.
• Metall-Spritzgießen - Zur Herstellung kleiner, komplexer netzförmiger Bauteile wie Verschlüsse, Glieder, chirurgische Instrumente.
• Thermische Spritzschichten - Wird durch Plasma- oder HVOF-Spritzen aufgebracht, um Verschleiß-/Korrosionsbeständigkeit in der Schifffahrt, in der Öl- und Gasindustrie und in biomedizinischen Anwendungen zu gewährleisten.
• Pulvermetallurgie - Pressen und Sintern zur Herstellung hochfester Teile wie Kompressor- und Turbinenschaufeln.

Spezifikationen von TC4-Pulver

TC4-Pulver ist in verschiedenen Größenordnungen, Formen und Reinheitsgraden erhältlich:

• Partikelgröße: Von 15-45 μm für AM-Verfahren, bis zu 100 μm für thermische Spritzverfahren.
• Morphologie: Die nahezu kugelförmige Form des Pulvers sorgt für einen optimalen Fluss und eine optimale Packungsdichte.
• Reinheit: Von kommerzieller Reinheit bis hin zu hohen Reinheitsgraden auf der Grundlage von Verunreinigungsgrenzen und Prozessanforderungen.
• Sauerstoffgehalt: Bei den meisten Anwendungen werden die Werte unter 2000 ppm gehalten.
• Durchflussmenge: Pulver nach Maß für hervorragende Fließgeschwindigkeiten über 25 s/50 g.

Globale Lieferanten von TC4-Pulver

Zu den weltweit wichtigsten Anbietern von TC4-Pulver gehören:

• AP&C (Kanada)
• TLS Technik (Deutschland)
• Tekna (Kanada)
• Sandvik Osprey (UK)
• Erweiterte Pulver (USA)
• CNPC-Pulver-Gruppe (China)

Diese Unternehmen stellen verschiedene TC4-Pulversorten her, die für die additive Fertigung, das thermische Spritzen, die Pulvermetallurgie und andere Anwendungen geeignet sind.

Preisgestaltung von TC4-Pulver

TC4-Pulver ist preislich höher angesiedelt als Stähle und Nickellegierungen:

• Menge - $100-150 pro kg für Großaufträge über 500 kg. Kleinere Mengen sind preislich deutlich höher.
• Qualität - Hochreines, kugelförmiges Pulver, das unter streng kontrollierten Bedingungen und mit fortschrittlichen Verfahren hergestellt wird, erfordert einen hohen Preis.
• Anbieter - Große, weltweit tätige Anbieter bieten aufgrund höherer Produktionsmengen Kostenvorteile im Vergleich zu kleineren Herstellern.
• Geographie - Die Preise variieren von Region zu Region, wobei Europa und Nordamerika im Vergleich zu Asien höherpreisige Märkte sind.

Bei kritischen Anwendungen sollten Käufer bei der Beschaffung von TC4-Pulver eher auf Qualität als auf niedrigste Kosten achten.

Lagerung und Handhabung von TC4-Pulver

TC4-Pulver erfordert eine sorgfältige Lagerung und Handhabung:

• Sollte in versiegelten Behältern unter Inertgas wie Argon gelagert werden, um Oxidation zu verhindern.
• Vermeiden Sie die Ansammlung von feinem Pulver, um die Gefahr von Staubexplosionen zu minimieren.
• Verwenden Sie beim Umgang mit Pulver die richtige PSA, Belüftung, Erdung und Sicherheitspraktiken.
• Vermeiden Sie den Kontakt des Pulvers mit Zündquellen, da es entflammbar ist.
• Befolgen Sie die geltenden Sicherheitsrichtlinien aus dem Sicherheitsdatenblatt des Lieferanten.

Beim Umgang mit diesem reaktiven, feinen Titanlegierungspulver ist Vorsicht geboten.

Inspektion und Prüfung von TC4-Pulver

Wichtige Tests zur Qualitätskontrolle von TC4-Pulver:

• Chemische Analyse mittels ICP-OES oder XRF, um sicherzustellen, dass die Zusammensetzung den Spezifikationen entspricht.
• Partikelgrößenverteilung mittels Laserbeugung gemäß ASTM B822.
• Morphologische Analyse durch REM-Bildgebung.
• Messung des Pulverdurchsatzes mit einem Hall-Durchflussmesser gemäß ASTM B213.
• Dichtemessung durch Helium-Pyknometrie.
• Analyse von Verunreinigungen durch Inertgasfusion oder ICP-MS.
• Charakterisierung des Mikrogefüges durch Röntgenbeugung.

Gründliche Tests gewährleisten die Konsistenz der Chargen und die Qualität des Pulvers für die vorgesehene Anwendung.

Vergleich zwischen TC4- und Ti6Al4V-Pulvern

TC4 und Ti6Al4V sind zwei Titanlegierungspulver im Vergleich:

TC4 bietet eine höhere Festigkeit, während Ti6Al4V eine bessere Duktilität aufweist. TC4 ist trotz höherer Kosten für anspruchsvollere Anwendungen geeignet.

TC4-Pulver FAQs

F: Wie wird TC4-Pulver hergestellt?

A: TC4-Pulver wird kommerziell durch Gaszerstäubung, Plasma-Rotationselektrodenverfahren und Hydrid-Dehydrid-Verfahren hergestellt. Die Gasverdüsung bietet die beste Kontrolle über die Partikeleigenschaften.

F: Was sind die Hauptanwendungen von TC4-Pulver?

A: Zu den wichtigsten Anwendungen von TC4-Pulver gehören die additive Fertigung, thermische Spritzbeschichtungen, der Metall-Spritzguss und die Pulvermetallurgie zur Herstellung hochfester, leichter Strukturteile.

F: Welche typische TC4-Pulvergröße wird für das selektive Laserschmelzen verwendet?

A: Für das SLM-Verfahren liegt der ideale TC4-Pulvergrößenbereich bei 15-45 Mikrometern mit sphärischer Morphologie und gutem Pulverfluss und guter Packungsdichte.

F: Erfordert TC4-Pulver besondere Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung?

A: Ja, es ist hochreaktiv und erfordert eine vorsichtige Handhabung unter inerter Atmosphäre mit angemessener Belüftung, Erdung und PSA, um Brand- und Explosionsgefahren zu vermeiden.

F: Wo kann ich TC4-Pulver kaufen, das für Luft- und Raumfahrtanwendungen geeignet ist?

A: Für Luft- und Raumfahrtteile, die eine hohe Festigkeit erfordern, kann TC4-Pulver von führenden Herstellern wie AP&C, TLS Technik, Tekna, Sandvik Osprey und Advanced Powders bezogen werden.