TC4 ELI Poudre

La poudre TC4 ELI, également connue sous le nom de poudre Titane 6Aluminium 4Vanadium ELI, est une poudre d'alliage de titane avancée utilisée dans diverses applications de haute performance. Ce guide fournit une vue d'ensemble de la poudre TC4 ELI, de ses propriétés, de ses applications, de ses fournisseurs, de ses qualités et des comparaisons avec d'autres poudres de titane.

Aperçu de la poudre TC4 ELI

 

 

La poudre TC4 ELI est une variante ELI (extra low interstitial) de haute pureté de l'alliage de titane TC4 contenant 6% d'aluminium, 4% de vanadium et de faibles quantités de fer et d'oxygène.

Comparé à d'autres alliages de titane, le TC4 ELI offre une excellente combinaison de résistance élevée, de faible poids, de résistance exceptionnelle à la corrosion et de biocompatibilité. La qualité ELI garantit une ductilité et une ténacité maximales.

TC4 ELI convient à la fabrication additive, au moulage par injection de métaux et à d'autres applications de métallurgie des poudres. Ses poudres fines permettent d'obtenir des géométries complexes et des parois minces dans les pièces imprimées en 3D ou frittées.

Principales propriétés et caractéristiques de la poudre TC4 ELI :

Propriétés de la poudre TC4 ELI

Propriété	Description
Composition	6% Al, 4% V, 0.08% max Fe, 0.13% max O
Densité	4,43 g/cc
Point de fusion	1604°C
La force	895-930 MPa résistance ultime à la traction
Ductilité	10-15% élongation
Résistance à la fatigue	500-550 MPa
Module de Young	110 GPa
Conductivité thermique	6,7 W/m-K
Résistivité électrique	178 μΩ-cm
Coefficient de dilatation thermique	8,9 μm/m-°C

Le TC4 ELI offre un équilibre optimal entre un rapport résistance/poids élevé, une ténacité à la rupture, une résistance à la fatigue et une résistance à la corrosion. La teneur élevée en aluminium et en vanadium permet d'obtenir une grande solidité grâce à des traitements thermiques de renforcement en solution solide et de durcissement par précipitation.

Les faibles niveaux interstitiels garantissent une ductilité et une résistance à la rupture améliorées par rapport à la nuance TC4 standard. La teneur en oxygène est limitée à 0,13% maximum pour éviter la fragilisation. La teneur en fer est également limitée.

Dans l'ensemble, les propriétés du TC4 ELI lui permettent d'être utilisé dans des applications critiques dans les domaines de l'aviation, de l'espace, de la défense, des sports mécaniques, de la médecine, du pétrole et du gaz, et bien d'autres encore.

Applications et utilisations de la poudre TC4 ELI

La poudre TC4 ELI est utilisée pour fabriquer des pièces de haute performance via la fabrication additive, le moulage par injection de métal, le pressage isostatique à chaud et d'autres techniques de métallurgie des poudres.

Les principales applications et utilisations de la poudre TC4 ELI sont les suivantes :

Applications de la poudre TC4 ELI

Zone	Applications
Aérospatiale	Structures d'aéronefs, composants de moteurs, systèmes de lancement spatial
Implants	Implants orthopédiques, implants dentaires, implants maxillo-faciaux
Automobile	Composants pour sports mécaniques, roues pour turbocompresseurs
Industriel	Quincaillerie marine, pièces pour forage en mer, vannes, pompes
L'énergie	Composants de têtes de puits, outils de fond de puits, pipelines
Défense	Blindage balistique, composants d'armes, équipement de protection

Dans l'aérospatiale, le rapport résistance/poids élevé du TC4 ELI le rend adapté aux composants statiques et rotatifs critiques pour le vol dans les cellules, les turbines, les trains d'atterrissage, etc. Les pièces peuvent être imprimées en 3D ou frittées jusqu'à obtention d'une forme presque nette.

Dans le domaine médical, la biocompatibilité et la résistance à la corrosion du TC4 ELI permettent de l'utiliser pour les prothèses articulaires orthopédiques et les implants dentaires. Des tiges de hanche, des implants de genou et des plaques crâniennes peuvent être fabriqués.

Pour les sports mécaniques, TC4 ELI peut produire des composants plus légers et plus résistants tels que des bielles, des soupapes d'admission, des roues de turbocompresseurs, des arbres de transmission et des pièces de châssis.

Dans les applications pétrolières et gazières, le TC4 ELI est choisi pour sa résistance aux environnements corrosifs. Il permet de produire des équipements de tête de puits, des vannes, des pompes et des consommables tels que des manchons, des bouchons, des billes et des sièges.

Le secteur de la défense utilise le TC4 ELI pour fabriquer des plaques de blindage balistique qui arrêtent les balles et les éclats d'obus tout en minimisant le poids. D'autres utilisations militaires incluent des pièces d'aviation et des composants d'armes tels que des canons, des récepteurs, des rails, des gâchettes, etc.

Globalement, la poudre TC4 ELI permet d'obtenir des pièces métalliques légères et performantes dans les secteurs critiques pour la sécurité en tirant parti des techniques de fabrication les plus récentes.

Spécifications de la poudre TC4 ELI

La poudre TC4 ELI est disponible dans le commerce dans différentes distributions de tailles, également connues sous le nom de gammes de tailles de particules. La morphologie de la poudre peut être sphérique, angulaire ou mixte.

Les spécifications typiques de la poudre TC4 ELI sont les suivantes :

Spécifications de la poudre TC4 ELI

Paramètres	Détails
Gamme de taille des particules	15-45 microns, 45-105 microns, 105-250 microns
Forme des particules	Sphérique, angulaire, mixte
Répartition par taille	Valeurs D10, D50, D90
Densité apparente	2,5-3,5 g/cc
Densité du robinet	3,5-4,5 g/cc
Débit	Mesure par débitmètre à effet Hall
Analyse chimique	Al, V, Fe, O, N, C, H, Ti
Numéro de lot	Pour la traçabilité
Emballage	Flacons, pots jusqu'à 25 kg

Les distributions de particules plus fines, de 15 à 45 microns, sont préférées pour l'impression de géométries complexes et l'obtention de finitions de surface lisses. Les particules de taille supérieure à 100 microns permettent d'obtenir des vitesses de production plus élevées.

Les poudres sphériques améliorent la fluidité, la densité d'empilement et le comportement au frittage. Les poudres angulaires et mélangées offrent une meilleure adhérence mécanique entre les particules.

La densité apparente et la densité de poudrage déterminent la quantité de poudre nécessaire pour remplir un volume donné. Les débits indiquent la facilité de distribution lors de l'impression ou du moulage par injection.

L'analyse chimique confirme que la composition élémentaire est conforme aux spécifications du grade. Les numéros de lot assurent la traçabilité pour le contrôle de la qualité. Un emballage approprié préserve l'intégrité de la poudre pendant la manipulation et le stockage.

Grades de poudre TC4 ELI

La poudre TC4 ELI est produite en différentes qualités en variant la méthode de post-traitement après l'atomisation au gaz. Cela affecte la microstructure et les propriétés mécaniques.

Les principales catégories sont les suivantes :

TC4 ELI Grades de poudres

Grade	Description
Tel qu'atomisé	Pas de post-traitement après l'atomisation du gaz
Recuit	Traitement thermique pour réduire les contraintes résiduelles
Pressage isostatique à chaud	Consolidation à haute température et pression
Fritté au plasma	Rapidement fritté par décharge plasma
ISO-S	Poudre sphérique fabriquée par atomisation au gaz

La qualité telle qu'atomisée contient des contraintes résiduelles dues à la solidification rapide. Le recuit élimine ces contraintes et rend la poudre plus facile à travailler lors de l'impression ou du moulage.

Le frittage au plasma augmente la densité et améliore la microstructure et les propriétés mécaniques des pièces finales.

La qualité sphérique (ISO-S) offre une meilleure fluidité et une meilleure densité d'emballage pour une impression 3D de haute qualité.

Le grade de poudre TC4 ELI approprié est choisi en fonction du processus spécifique de fabrication additive ou de métallurgie des poudres utilisé.

Fournisseurs de poudre TC4 ELI

La poudre TC4 ELI est fournie par les principaux fabricants de poudres métalliques ainsi que par des fournisseurs de poudres spécialisés dans la fabrication additive. Parmi les principaux fournisseurs, on peut citer

TC4 ELI Powder Fournisseurs

Entreprise	Pays
AP&C	Canada
Technologie des charpentiers	ÉTATS-UNIS
Sandvik	Suède
Praxair	ÉTATS-UNIS
TLS Technik	Allemagne
AMETEK	ÉTATS-UNIS
Technologie LPW	ROYAUME-UNI
Groupe des poudres CNPC	Chine

Ces entreprises produisent la poudre TC4 ELI par atomisation au gaz et contrôlent étroitement la distribution de la taille des particules. Certains fournisseurs proposent également un post-traitement personnalisé, comme le recuit, le hipping et le frittage, afin d'améliorer les propriétés de la poudre.

Des matières premières de haute pureté, un contrôle de qualité rigoureux et un emballage spécialisé permettent de garantir la fiabilité et la constance de la poudre TC4 ELI pour les applications critiques. D'importantes capacités de production permettent de fournir de la poudre TC4 ELI en vrac.

Prix de la poudre TC4 ELI

En tant qu'alliage de titane avancé, la poudre TC4 ELI est plus chère que les qualités de titane de base comme le Ti-6Al-4V. Les prix dépendent de :

• Gamme de taille des particules
• Volume des commandes
• Traitement supplémentaire/qualité
• Niveau de pureté
• Situation géographique

Quelques fourchettes de prix indicatives :

Prix de la poudre TC4 ELI

Taille des particules	Prix par kg
15-45 microns	$80 – $120
45-105 microns	$60 – $90
105-250 microns	$40 – $70

En général, les particules de petite taille coûtent plus cher en raison d'un contrôle plus strict de l'atomisation du gaz. Les petits lots coûtent également plus cher par kilogramme que les commandes en vrac.

Géographiquement, les prix de la poudre TC4 ELI fabriquée en Chine sont inférieurs à ceux de la poudre européenne/américaine. Toutefois, le contrôle de la qualité peut varier.

Avec l'adoption croissante de la fabrication additive, les prix de la poudre TC4 ELI ont baissé mais restent plus élevés que ceux des alliages de titane conventionnels. Des accords à long terme et des commandes importantes peuvent contribuer à garantir des prix compétitifs.

Comparaison de la poudre TC4 ELI avec d'autres alliages de titane

TC4 ELI offre des avantages par rapport à d'autres alliages de titane courants comme le Ti-6Al-4V en termes de solidité, de ténacité et de résistance à la corrosion.

Comparaison de l'indice d'élasticité TC4 avec d'autres alliages de titane

Alliage	La force	Solidité	Résistance à la corrosion	Coût
Ti-6Al-4V	Moyen	Moyen	Moyen	Faible
Ti-6Al-7Nb	Moyen	Moyen	Haut	Moyen
Ti-555 (Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr)	Très élevé	Faible	Moyen	Haut
TC4 ELI (Ti-6Al-4V-0.08Fe-0.13O)	Très élevé	Haut	Très élevé	Haut

Principaux avantages du TC4 ELI par rapport aux autres alliages de titane :

• Résistance supérieure à celle du Ti-6Al-4V et du Ti-6Al-7Nb
• Résistance à la rupture et ductilité supérieures à celles du Ti-555
• Excellente résistance à la corrosion dans les environnements difficiles
• Conserve mieux ses propriétés à des températures extrêmes
• Densité inférieure à celle des alliages d'acier
• Meilleure biocompatibilité que les aciers inoxydables
• Peut être anodisé pour des finitions colorées

Les limites du TC4 ELI sont les suivantes

• Coût plus élevé que le Ti-6Al-4V
• Plus difficile à usiner que le Ti-6Al-4V
• Susceptible de s'enrouler contre lui-même
• Ne peut être soudé par fusion conventionnelle
• Plus lourd que les alliages d'aluminium

Globalement, la combinaison des propriétés mécaniques exceptionnelles, de la résistance à la corrosion, de la faible densité et de la biocompatibilité fait du TC4 ELI un matériau avancé de choix pour les applications critiques, malgré son coût plus élevé.

Questions fréquemment posées sur la poudre TC4 ELI

Voici les réponses aux questions les plus fréquentes concernant la poudre TC4 ELI :

FAQ sur la poudre TC4 ELI

Q : Que signifie le sigle ELI dans la poudre TC4 ELI ?

R : ELI signifie "extra low interstitial content" (contenu interstitiel très faible). Il s'agit de niveaux minimaux d'oxygène et de fer dans la composition de la poudre.

Q : Quelle est la taille idéale des particules de la poudre TC4 ELI ?

R : La poudre de 15 à 45 microns est idéale pour l'impression de caractéristiques fines et de parois minces. Les poudres de 45 à 105 microns permettent des vitesses de fabrication plus élevées mais une résolution plus faible.

Q : Quelles méthodes de post-traitement peuvent être utilisées sur la poudre TC4 ELI ?

R : Le recuit, le pressage isostatique à chaud, le frittage au plasma et la fabrication de poudres sphériques améliorent les propriétés de la poudre.

Q : La poudre TC4 ELI est-elle meilleure que la poudre Ti-6Al-4V pour l'impression 3D ?

R : Oui, le TC4 ELI présente une résistance et une ténacité supérieures à celles du Ti-6Al-4V en l'état et après traitement.

Q : La poudre TC4 ELI nécessite-t-elle un pressage isostatique à chaud après la fabrication additive ?

R : Le HIPing peut éliminer les pores internes et améliorer la résistance à la fatigue. Mais pour les pièces non critiques, le TC4 ELI imprimé tel quel peut suffire.

Q : Quelle précision peut-on obtenir avec la poudre TC4 ELI dans l'impression 3D de métaux ?

R : Des tolérances de ±0,1% sont possibles pour les pièces imprimées TC4 ELI en fonction du processus AM utilisé.

Q : Les pièces TC4 ELI peuvent-elles être usinées après l'impression 3D ?

R : Oui, mais le TC4 ELI est difficile à usiner et nécessite des réglages rigides et des outils tranchants en raison de sa dureté.

Q : Quelle finition est possible pour les pièces TC4 ELI AM ?

R : La rugosité de la surface telle qu'elle est imprimée varie en fonction du processus, mais les étapes de finition telles que le meulage, l'électroérosion et le polissage permettent d'obtenir des finitions fines et lisses.

Conclusion

La poudre TC4 ELI possède une combinaison exceptionnelle de haute résistance, de ténacité et de résistance à la corrosion grâce à sa composition d'alliage de titane à faible interstitiel de 6% d'aluminium, 4% de vanadium, 0,08% de fer et 0,13% d'oxygène.

Grâce à sa capacité à produire des composants métalliques légers et performants pour des applications critiques dans les secteurs de l'aérospatiale, de la médecine, de l'énergie et de la défense, le TC4 ELI offre des possibilités uniques que n'ont pas les autres alliages de titane.

La poudre TC4 ELI a élargi les possibilités de conception des pièces d'ingénierie de la prochaine génération en utilisant les dernières techniques de fabrication additive et de métallurgie des poudres. À mesure que les approvisionnements en poudre augmentent et que les coûts diminuent, l'utilisation de la poudre TC4 ELI devrait continuer à augmenter dans toutes les industries et permettre d'atteindre de nouveaux niveaux de performance.