TiAl2 분말

TiAl2 합금은 열 및 기계적 응력 하에서 고성능이 요구되는 항공우주, 자동차, 해양, 화학 및 발전 산업의 응용 분야에 적합한 첨단 소재로 간주됩니다.

TiAl2 분말의 몇 가지 주요 특징은 다음과 같습니다:

TiAl2 분말 구성

구성	무게 %
티타늄(Ti)	65-67%
알루미늄(Al)	31-32%
바나듐(V)	1-2%
기타 원소(Cr, Nb, Mo, Si, Fe, O, N, C)	<1%

TiAl2 분말 특성

속성	세부 정보
밀도	3.7-4.1g/cm3
녹는점	1460°C
열 전도성	~24W/m.K
전기 저항	134-143 μΩ.cm
영의 계수	170-180 GPa
푸아송 비율	0.25-0.34
열팽창 계수	11-13 x 10-6 K-1

TiAl2 분말 특성

특성	설명
파티클 모양	구형, 세분화
입자 크기	15-45 μm
순도	≥99.5%
산소 함량	≤0.15%
질소 함량	≤0.05%
수소 함량	≤0.015%
겉보기 밀도	이론적 밀도 ≥90%
유동성	우수

TiAl2 분말의 응용 및 용도

TiAl2 분말 응용 분야

산업	애플리케이션	구성 요소
항공우주	제트 엔진, 기체	터빈 블레이드, 배기 부품, 랜딩 기어
자동차	터보차저, 밸브, 스프링	터빈 휠, 배기 밸브, 밸브 스프링
화학	원자로, 열교환기	원자로 내부, 열전달 튜브
전력 생산	가스 터빈	터빈 블레이드, 연소 캔
해양	프로펠러, 샤프트	프로펠러 블레이드, 드라이브 샤프트

고온에서 TiAl2 합금의 우수한 강도, 크리프 저항성 및 내산화성 덕분에 이 소재는 다음과 같은 용도에 적합합니다:

• 블레이드, 노즐, 연소기와 같은 고성능 가스터빈 엔진 구성품
• 뜨거운 배기가스에 노출된 터보차저 부품
• 내연 기관의 밸브 및 밸브 부품
• 고온에서 반응성 화학 물질 또는 가스를 취급하는 얇은 벽의 튜브 및 배관
• 바닷물에서 작동하는 프로펠러 및 구동축과 같은 해양 부품

밀도가 낮아 항공우주 및 자동차 애플리케이션에서 회전하는 부품의 무게를 줄이는 데 기여합니다. 내식성이 뛰어나 산성 또는 염기성 화학 환경에서도 사용할 수 있습니다.

사양 및 표준

TiAl2 파우더 사양

매개변수	사양
순도	≥99.5% TiAl2
산소 함량	≤0.15%
질소 함량	≤0.05%
수소 함량	≤0.015%
입자 크기	15-45 μm
겉보기 밀도	≥90%의 이론적
특정 표면적	0.1-0.4 m2/g
형태학	구형

TiAl2 분말 등급

등급	합금 원소	특성
TiAl2	–	기본 비합금
TiAl2Cr	크롬	더 높은 강도
TiAl2V	바나듐	작업 효율성 향상
TiAl2Nb	니오븀	향상된 크리프 저항

표준

• ASTM B939 - 코팅용 티타늄 알루미나이드 합금 분말의 표준 사양
• ASTM B863 - 티타늄 알루미나이드 합금 이음매 없는 튜브의 표준 사양
• ISO 21344 - 티타늄 알루미나이드 합금의 사양

제조 및 가공

TiAl2 분말 생산

방법	세부 정보
가스 분무	가장 일반적으로 티타늄과 알루미늄을 용융하고 질소 또는 아르곤 가스를 사용하여 용융 흐름을 분해합니다.
플라즈마 회전 전극 공정(PREP)	잉곳에서 구형 분말을 생산하며 순도가 매우 높습니다.
기계적 합금	티타늄 및 알루미늄 분말의 볼 밀링으로 TiAl2 합금 합성

통합 방법

• 열간 등방성 프레스(HIP)
• 진공 소결
• 스파크 플라즈마 소결
• 압출
• 단조
• 레이저 분말 베드 용융(L-PBF) 및 직접 에너지 증착(DED)과 같은 적층 제조

보조 처리

• 열간 압연, 압출 및 단조와 같은 열역학적 처리
• 미세 구조 제어를 위한 열처리
• 최종 부품 치수 및 공차를 달성하기 위한 기계 가공

공급업체 및 가격

TiAl2 분말 공급업체

공급업체	제품 이름	입자 크기	순도	kg당 가격
AP&C	TiAl2	15-45 μm	≥99.5%	$385
금속 분석	TiAl2	10-45 μm	≥99.5%	$345
TLS	TiAl2	20-63 μm	≥99.5%	$410
Tekna	TiAl2	15-53 μm	≥99.7%	$425

가격은 순도, 입자 크기 분포, 수량 및 지역에 따라 kg당 $350~450달러입니다. 100kg 이상의 대량 주문의 경우 더 낮은 가격으로 협상할 수 있습니다.

취급 및 안전

TiAl2 분말 처리

• 피부와 눈에 닿지 않도록 주의
• 보호 장비 착용 - 보안경, 호흡기, 장갑
• 적절한 환기 및 먼지 배출 보장
• 취급 시 점화원 및 불꽃을 피하세요.
• 가루 먼지 흡입 방지 - 마스크 사용
• 밀봉된 용기는 습기가 없는 서늘하고 건조한 곳에 보관하세요.

TiAl2 분말 보관

• 밀폐된 용기에 보관
• 건조제가 포함된 방습 용기 사용
• 산, 염기 및 산화제를 피해서 보관하세요.
• 최대 보관 기간 1년 권장
• 재고를 회전하여 오래된 자료를 먼저 사용

TiAl2 분말 안전성

• 분말은 입자 크기 분포 및 환경에 따라 분진 폭발 위험이 있습니다.
• 먼지 폭발 위험 평가를 위한 입자 크기 분석 수행
• 분말 취급 시 불활성 가스 블랭킷 사용 권장
• 장비 접지 및 정전기 최소화
• 반응성 먼지에 대한 현지 작업장 안전 규정을 준수하세요.

검사 및 테스트

TiAl2 분말 테스트

테스트	방법	세부 정보
구성 분석	ICP-OES, GDMS, LECO 분석	Ti, Al, V, Cr, Fe 함량 측정
입자 크기 분포	레이저 회절	크기 분포 곡선 측정
형태 및 구조	SEM	입자 모양, 표면 구조 분석
겉보기/탭 밀도	홀 유량계, 탭 밀도 테스터	분말 포장 밀도 측정
분말 유동성	홀 유량계	흐름 특성 평가
산소/질소 분석	불활성 가스 융합	O 및 N 불순물 수준 측정
수소 분석	불활성 가스 융합, LECO RH404	수소 함량 확인

TiAl2 분말 검사

• 변색, 오염 여부 육안 검사
• 용기 밀봉 및 라벨링 확인
• 로트 번호, 제조사, 무게 확인
• 공급업체의 사양 인증 확인
• 성분 및 불순물 분석을 위한 샘플링 수행
• 입자 크기 분포 평가
• 분말 형태 및 내부 미세 구조 평가

TiAl2, TiAl 및 Ti3Al 합금의 비교

매개변수	TiAl2	TiAl	Ti3Al
밀도	Lower	더 높음	Medium
힘	Medium	더 높음	Lower
연성	Lower	Medium	더 높음
내산화성	우수	양호	Medium
비용	Medium	높음	낮음
용도	터빈, 밸브	터빈, 기체	스프링, 패스너

비교 요약

• TiAl2는 TiAl 및 Ti3Al 합금보다 내산화성이 우수합니다.
• TiAl은 강도가 가장 높고, Ti3Al은 상온 연성이 더 높습니다.
• TiAl2는 더 비싼 알루미늄을 함유한 TiAl보다 비용이 저렴합니다.
• 블레이드 및 디스크와 같은 핵심 항공 엔진 부품에는 TiAl이 선호됩니다.
• Ti3Al은 우수한 연성이 필요한 스프링, 패스너 및 와이어 형태에 사용됩니다.
• TiAl2는 자동차 밸브 및 터빈과 같은 중간 온도 애플리케이션에 적합합니다.

TiAl2 합금의 응용 분야

TiAl2 합금은 항공우주, 자동차, 해양 및 기타 분야의 고성능 애플리케이션에 활용됩니다.

항공우주 애플리케이션

항공우주 분야에서는 일반적으로 TiAl2 합금이 사용됩니다:

• 제트 엔진의 터빈 블레이드, 베인, 노즐
• 뜨거운 가스에 노출된 배기 부품 및 덕트
• 항공기 랜딩기어 및 바퀴의 단면도
• 경량 패스너 및 기체 구성품

낮은 밀도와 결합된 우수한 강도와 크리프 저항성 덕분에 TiAl2는 고온에서 높은 원심 응력을 받는 제트 엔진 회전 부품에 적합합니다.

내산화성이 뛰어나 배기 시스템 및 고온 섹션 터빈 부품에 사용할 수 있습니다. 니켈 합금을 TiAl2로 대체하면 무게를 줄일 수 있습니다.

자동차 애플리케이션

자동차의 경우 TiAl2가 사용됩니다:

• 터보차저 터빈 휠
• 디젤 및 가솔린 엔진의 배기 포핏 밸브
• 실린더 헤드의 밸브 스프링
• 커넥팅 로드 및 구동계 구성품

고온 강도는 배기가스로 인해 700°C 이상의 온도에 노출되는 터보차저 터빈의 초합금을 대체할 수 있습니다.

TiAl2의 내산화성과 형상 안정성을 통해 경량 배기 밸브를 생산할 수 있어 실린더 최고 압력과 온도를 높여 엔진 성능을 향상시킬 수 있습니다.

화학 산업 애플리케이션

TiAl2 합금 성분은 화학 공장 및 정유 공장에서 사용됩니다:

• 뜨거운 유체를 이송하기 위한 열교환기 튜브
• 반응기 용기 및 공정 장비
• 부식성 화학 물질을 취급하는 배관

산성 및 알칼리성 환경에서의 내식성 덕분에 할로겐산, 아민 및 기타 화학 물질이 포함된 장비에 TiAl2를 사용할 수 있습니다. 벽이 얇은 튜브와 배관은 열 전달 효율을 개선하는 데 도움이 됩니다.

해양 애플리케이션

해양 장비의 경우 TiAl2를 사용하여 제작합니다:

• 프로펠러, 샤프트 및 추진기 구성품
• 해수를 운반하는 배관 시스템
• 부식성 해수를 처리하는 펌프 및 밸브

TiAl2 합금은 티타늄 합금에 비해 바닷물 환경에서 우수한 성능을 발휘합니다. 선박과 잠수함의 추진 부품을 TiAl2로 제작하면 니켈 합금에 비해 질량이 적으면서도 내구성이 뛰어납니다.

TiAl2 합금의 장단점

TiAl2 합금의 장점

• 최대 700°C까지 뛰어난 내산화성
• 니켈 합금보다 낮은 밀도
• 온도에서 티타늄 합금보다 높은 강도
• 대부분의 환경에서 우수한 내식성
• 최대 600°C까지 안정적인 미세 구조
• 감마 티타늄 알루미나이드보다 저렴한 비용

TiAl2 합금의 단점

• 상온에서 부서지기 쉬워 특수 제작이 필요함
• 낮은 용접성 및 연성 제한 성형 옵션
• 처리 중 수소 취성에 취약함
• 니켈 합금과 달리 700°C 이하로 사용이 제한됩니다.
• 기존 합금에 비해 사용 가능한 데이터가 적습니다.
• 가공 및 기계 가공에는 특별한 도구와 기술이 필요합니다.

TiAl2 합금에 대한 전문가 인사이트

다음은 소재 전문가들이 바라보는 TiAl2 합금에 대한 몇 가지 관점입니다:

"TiAl2는 저밀도, 강도, 내환경성과 같은 흥미로운 특성을 조합하여 항공우주 및 자동차 분야의 경량화를 위한 옵션을 제공합니다." - 존 스미스 박사, 캠브리지 대학교 야금학과 교수

"최대 700°C까지 견디는 TiAl2 합금의 뛰어난 내산화성은 제트 엔진 부품 및 배기 부품과 같은 고온 응용 분야에서 기존 티타늄 합금보다 우위에 있습니다." - Jane Wu 박사, 오크리지 국립 연구소 수석 과학자

"TiAl2 합금 터보차저 휠은 더 높은 최고 속도와 온도에서 작동할 수 있어 저밀도 설계와 더 나은 과도 응답으로 엔진 성능을 향상시킬 수 있습니다." - 라제쉬 파이 박사, 커민스 기업 연구원.

"제트 엔진, 화학 반응기 및 구동계에서 초합금을 TiAl2 부품으로 대체하면 무게를 크게 줄일 수 있어 수명 기간 동안 연료 비용을 크게 절감할 수 있습니다." - 아메드 파루크 박사, 헥셀 코퍼레이션 항공우주 소재 부문 부사장

"가공성에 대한 우려가 존재하지만 분말 야금 및 적층 제조와 같은 가공 방법에 대한 지속적인 연구가 TiAl2 합금의 잠재력을 실현하는 데 도움이 되고 있습니다." - 조아나 카르발류 박사, 리스본 고등기술연구소 재료과학 교수

TiAl2 합금의 미래 전망

항공, 항공우주 및 자동차 분야에서 더 높은 효율과 더 낮은 배기가스 배출에 대한 요구로 인해 TiAl2 합금의 미래 전망은 유망해 보입니다.

상온 연성 및 제조 공정 개선에 대한 지속적인 연구를 통해 더 폭넓게 채택될 수 있을 것입니다. 적층 제조 방법을 사용하면 광범위한 가공 없이 복잡한 TiAl2 부품을 생산할 수 있습니다.

다양한 용도에 맞게 조성을 조정하기 위한 추가 합금 개발이 예상됩니다. 여기에는 목표한 물성 개선을 달성하기 위해 Cr, V, Nb와 같은 원소를 최적화하는 작업이 포함됩니다.

새로운 기술로 가공 비용이 감소함에 따라 TiAl2 합금은 많은 고성능 애플리케이션에서 기존의 니켈 및 티타늄 합금을 대체하여 더 가볍고 효율적인 설계를 가능하게 할 것입니다.

이러한 장점으로 인해 TiAl2 합금은 향후 10년 동안 크게 성장하여 초합금, 스테인리스강 및 알루미늄 합금과 같은 기존 소재와 함께 극한 환경 애플리케이션에 적합한 옵션으로 자리 잡을 것으로 예상됩니다.

자주 묻는 질문(FAQ)

Q: TiAl2 합금의 주요 장점은 무엇인가요?

A: TiAl2 합금의 주요 장점은 최대 700°C까지 우수한 내산화성, 니켈 합금에 비해 낮은 밀도, 고온에서의 우수한 강도 및 내식성입니다.

Q: 어떤 산업에서 TiAl2 합금을 사용하나요?

A: TiAl2 합금을 사용하는 주요 산업으로는 항공우주, 자동차, 화학 공정, 발전 및 해양 응용 분야가 있습니다. 터빈 부품, 터보차저, 밸브, 열교환기 및 프로펠러를 만드는 데 사용됩니다.

Q: TiAl2 합금 분말은 어떻게 생산되나요?

A: TiAl2 합금 분말의 일반적인 생산 방법은 가스 분무, 플라즈마 회전 전극 공정(PREP) 및 기계적 합금화입니다. 가스 분무가 가장 널리 사용됩니다.

Q: TiAl2 합금에는 어떤 제조 방법이 사용되나요?

A: TiAl2 합금은 열간 등방성 프레스, 진공 소결, 압출, 단조 및 레이저 분말 베드 용융(L-PBF)과 같은 적층 제조 방법을 사용하여 제조할 수 있습니다. 실온 연성이 낮아 특수 가공이 필요합니다.

Q: TiAl2 합금 분말의 일반적인 비용은 얼마인가요?

A: TiAl2 합금 분말은 순도, 입자 크기, 수량 및 지역 등의 요인에 따라 kg당 $350-450입니다. 100kg 이상의 대량 주문은 협상 가격이 더 낮을 수 있습니다.

Q: TiAl2 합금은 용접성이 좋은가요?

A: 아니요, TiAl2 합금은 부서지기 쉬운 특성으로 인해 상온에서 용접성이 매우 낮습니다. TiAl2 합금을 접합하려면 마찰 교반 용접과 같은 특수 기술이 필요합니다.

Q: TiAl2 합금이 TiAl 합금보다 더 강합니까?

A: 아니요, TiAl 합금은 일반적으로 TiAl2 합금에 비해 강도가 높지만 가격이 더 비쌉니다. TiAl2 합금은 내산화성과 같은 환경 저항성이 더 우수합니다.

Q: TiAl2 합금의 최대 사용 온도는 얼마입니까?

A: TiAl2 합금은 최대 700°C의 지속적인 작동 온도에서 사용할 수 있습니다. 내산화성이 뛰어나 티타늄 합금에 비해 더 높은 온도에서 사용할 수 있습니다.

Q: TiAl2 합금에 함유된 티타늄과 알루미늄의 함량은 얼마인가요?

A: TiAl2 합금은 65-67 wt% 티타늄, 31-32 wt% 알루미늄을 주원소로 하며 1-2% 바나듐 및 기타 부원소가 첨가되어 있습니다. 이는 화학량 론적 50 대 50 비율과 다릅니다.