TiNb-legeringspoeder

Inleiding tot TiNb-legeringspoeder

TiNb-legeringspoeder is samengesteld uit titanium en niobium metalen. Het biedt een unieke combinatie van hoge sterkte, lage dichtheid, biocompatibiliteit, corrosieweerstand, vermoeidheid en kruipweerstand bij hoge temperaturen.

TiNb-legeringen maken deel uit van een bredere klasse van intermetallische titaniummaterialen die superieure fysische, chemische en mechanische eigenschappen hebben in vergelijking met puur titanium. De toevoeging van niobium als legeringselement verbetert bepaalde eigenschappen en maakt het mogelijk om TiNb-legeringen op maat te maken voor specifieke toepassingen.

Enkele belangrijke voordelen van TiNb-legeringspoeder zijn:

• Hoge sterkte-gewichtsverhouding
• Vermogen om extreme temperaturen en spanningen te weerstaan
• Bestand tegen slijtage, slijtage en corrosie in ruwe omgevingen
• Biocompatibel en niet-giftig voor medisch gebruik
• Kan worden verwerkt tot complexe vormen met behulp van additieve productie
• Biedt ontwerpflexibiliteit voor ingenieurs

TiNb-legeringen concurreren met op nikkel en kobalt gebaseerde superlegeringen in de lucht- en ruimtevaartindustrie. Ze bieden ook een alternatief voor roestvrij staal voor biomedische implantaten en apparaten. TiNb-legeringen maken nieuwe toepassingen en ontwerpen mogelijk die met andere materialen niet mogelijk zijn.

Dit artikel biedt een technische referentie over de samenstelling, eigenschappen, verwerking, toepassingen, specificaties, kosten en andere praktische aspecten van TiNb-legeringspoeder.

Samenstelling van TiNb-legeringspoeder

TiNb-legeringen bevatten voornamelijk titanium en niobium als de belangrijkste samenstellende elementen. Het niobiumgehalte varieert doorgaans van 10% tot 50% per gewicht, waarbij de rest titanium is.

De verhouding van Ti tot Nb kan worden aangepast om verschillende soorten TiNb-legeringen te creëren die zijn geoptimaliseerd voor bepaalde eigenschappen. Enkele veel voorkomende TiNb-kwaliteiten zijn:

• Ti-10Nb – 10% niobium, 90% titanium
• Ti-35Nb – 35% niobium, 65% titanium
• Ti-45Nb – 45% niobium, 55% titanium
• Ti-50Nb – 50% niobium, 50% titanium

Bovendien kunnen kleine hoeveelheden van andere elementen zoals zirkonium, tantaal, molybdeen en chroom worden toegevoegd om de eigenschappen verder te verbeteren. Zuurstof en stikstof kunnen ook als onzuiverheden aanwezig zijn.

Tabel 1: Chemische samenstelling van gangbare TiNb-legeringen

Legering kwaliteit	Niobium-inhoud	Titaniumgehalte
Ti-10Nb	10%	90%
Ti-35Nb	35%	65%
Ti-45Nb	45%	55%
Ti-50Nb	50%	50%

Het controleren van de samenstelling is van cruciaal belang om de gewenste eigenschappen in het uiteindelijke TiNb-legeringsproduct te bereiken. Poedermetallurgische technieken maken het nauwkeurig mengen van de samenstellende metalen tot een legeringspoederbasismateriaal mogelijk.

Eigenschappen van TiNb-legeringspoeder

TiNb-legeringen vertonen een reeks nuttige fysische, mechanische en chemische eigenschappen die ze geschikt maken voor toepassingen met hoge prestaties. Enkele belangrijke eigenschappen zijn onder meer:

Fysieke eigenschappen

• Dichtheid – 4,5 tot 5,5 g/cm3, lager dan staal- en nikkellegeringen
• Smeltpunt – 1550 tot 1750°C, afhankelijk van de samenstelling
• Elektrische weerstand – 0,5 tot 0,6 μΩ.m, hoger dan puur titanium
• Thermische geleidbaarheid – 6 tot 22 W/mK, lager dan titanium

Mechanische eigenschappen

• Treksterkte – 500 tot 1100 MPa, neemt toe met het niobiumgehalte
• Opbrengststerkte – 300 tot 900 MPa
• Verlenging – 10% tot 25%
• Hardheid – 200 tot 350 HV
• Vermoeiingssterkte – 400 tot 600 MPa

Andere eigenschappen

• Corrosiebestendigheid – Uitstekend dankzij beschermende oxidelaag
• Slijtvastheid – Beter dan titanium vanwege hardheid
• Biocompatibiliteit – Niet giftig en niet-allergeen

Door de Ti/Nb-verhouding aan te passen, kunnen eigenschappen zoals sterkte, ductiliteit, hardheid en elastische modulus worden geoptimaliseerd volgens de toepassingsvereisten.

Tabel 2: Typische eigenschappen van Ti-35Nb-legering

Eigendom	Waarde
Dikte	5,2 g/cm3
Smeltpunt	1600°C
Treksterkte	650 MPa
Opbrengststerkte	550 MPa
Verlenging	15%
Elasticiteitsmodulus	60 GPa
Hardheid	250 hoogspanning

Toepassingen van TiNb-legeringspoeder

De unieke eigenschappen van TiNb-legeringen maken ze geschikt voor veeleisende toepassingen in diverse industrieën:

Lucht- en ruimtevaart

• Motoronderdelen – messen, schijven, bevestigingsmiddelen
• Cascoonderdelen - landingsgestel, vleugels, romp
• Hydraulische systemen – pompen, kleppen, actuatoren

Automobiel

• Klepveren, motorkleppen
• Drijfstangen, turbocompressorrotoren
• Onderdelen voor autoraces

Biomedisch

• Orthopedische implantaten – knie, heup
• Tandimplantaten, kronen
• Chirurgische instrumenten
• Medische apparaten

Chemische industrie

• Warmtewisselaars, reactoren
• Pompen, kleppen, leidingen
• Corrosiebestendige apparatuur

Andere applicaties

• Sportartikelen – golfclubs, fietsframes
• Luxe horloges en sieraden
• Elektrische contacten en connectoren
• Ovenonderdelen voor hoge temperaturen

De combinatie van sterkte, temperatuurbestendigheid, corrosieweerstand en biocompatibiliteit zorgt ervoor dat TiNb-legeringen zwaardere materialen in deze industrieën kunnen vervangen.

Tabel 3: Toepassingen van TiNb-legeringen per industrie

Industrie	Toepassingen
Lucht- en ruimtevaart	Motorcomponenten, casco-onderdelen, hydraulische systemen
Automobiel	Klepveren, motorkleppen, drijfstangen
Biomedisch	Implantaten, tandheelkundige, chirurgische instrumenten, apparaten
Chemisch	Warmtewisselaars, reactoren, pompen, kleppen
Ander	Sportartikelen, horloges, elektrische contacten, ovenonderdelen

Verwerking van TiNb-legeringspoeder

TiNb-legeringspoeder kan via verschillende verwerkingsroutes worden geproduceerd:

Metaalpoeder mengen

• elementaire titanium- en niobiumpoeders worden met elkaar gemengd in de vereiste samenstelling
• gemengd poedermengsel wordt mechanisch gelegeerd om het TiNb-legeringspoeder te vormen

Gasverstuiving

• gesmolten TiNb-legering wordt met een inert gas tot fijne druppeltjes verneveld
• druppeltjes stollen tot bolvormige legeringspoederdeeltjes

Plasma-roterend elektrodeproces (PREP)

• De TiNb-elektrodestaaf wordt gesmolten met behulp van een plasmaboog en met hoge snelheden rondgedraaid
• De middelpuntvliedende kracht zorgt ervoor dat druppeltjes afbreken en tot deeltjes stollen

Hydride-dehydride (HDH)-methode

• Ti- en Nb-metalen worden omgezet in brosse hydridepoeders
• hydridepoeders worden gemengd, gedehydrateerd, gemalen en gezeefd

De deeltjesgrootte, morfologie, vloeibaarheid en microstructuur van het poeder kunnen worden gecontroleerd door het juiste productieproces te selecteren. Dit heeft invloed op de uiteindelijke eigenschappen na consolidatie.

Tabel 4: Productiemethoden voor TiNb-legeringspoeder

Methode	Beschrijving	Deeltjesgrootte	Morfologie
Mechanische legering	Mengen en malen van Ti- en Nb-poeders	10 – 50 micron	Onregelmatig, hoekig
Gasverneveling	Inerte gasverneveling van gesmolten legering	15 – 150 micron	Bolvormig
Plasma roterende elektrode	Centrifugale desintegratie van gesmolten elektrode	50 – 150 micron	Bolvormig
HDH-proces	Hydrateren, dehydrateren, vermalen van gemengde poeders	10 – 63 micron	Onregelmatig, hoekig

Consolidatie van TiNb-legeringspoeder

TiNb-legeringspoeder kan worden omgezet in componenten met volledige dichtheid met behulp van verschillende poedermetallurgische consolidatietechnieken:

Heet isostatisch persen (HIP)

• ingekapseld poeder wordt bij hoge temperatuur en druk HIPped

Vacuüm Sinteren

• poeder wordt verdicht en gesinterd in een vacuümoven

Vonkplasma-sinteren

• poeder wordt tegelijkertijd verwarmd en gecomprimeerd door gepulseerde gelijkstroom

Metaalspuitgieten (MIM)

• poeder wordt gemengd met bindmiddel, gevormd, ontbonden en gesinterd

Additieve productie

• poederbedfusie (SLM, EBM) of gerichte energiedepositie (DED)

Met HIP- en vacuümsinteren kan een bijna volledige dichtheid worden bereikt, terwijl de fijne microstructuur behouden blijft. Additieve productie biedt een grotere geometrische vrijheid. Het consolidatieproces kan worden geoptimaliseerd om de gewenste eigenschappen te bereiken.

Tabel 5: Consolidatietechnieken voor TiNb-legeringspoeder

Methode	Beschrijving	Dikte	Microstructuur	Geometrie
HEUP	Hoge druk, hoge temperatuur	Bijna volledige dichtheid	Prima	Eenvoudige vormen
Vacuüm sinteren	Sinteren in vacuümoven	Bijna volledige dichtheid	Prima	Eenvoudige vormen
Vonkplasma-sinteren	Gepulseerde stroom en druk	Volledige dichtheid	Ultrafijn	Eenvoudige vormen
Metaal spuitgieten	Poeder + bindmiddelvormgeving	Bijna volledige dichtheid	Ultrafijn	Complexe vormen
Additieve productie	Poederbedfusie of gerichte energiedepositie	Bijna volledige dichtheid	Ruw	Complexe vormen

Specificaties voor TiNb-legeringspoeder

TiNb-legeringspoeder is verkrijgbaar in verschillende specificaties, afgestemd op verschillende toepassingen:

Composities: Kwaliteiten met een niobiumgehalte van 10% tot 50%

Deeltjesgrootte: 10 tot 150 micron

Morfologie: Bolvormig, onregelmatig of gemengd

Productie methode: Gasverneveld, HDH, gemengd elementair

Puurheid: >99,5%-titanium, >99,8%-niobium

Zuurstofinhoud: <2000 ppm

Vloeibaarheid: Hall-stroomsnelheid > 23 sec/50g

Schijnbare dichtheid: ≥ 2,5 g/cc

Tikdichtheid: ≥ 3,5 g/cc

Chemische samenstelling, deeltjesgrootteverdeling, morfologie, stroomsnelheid en dichtheid zijn vaak gespecificeerde eigenschappen. Voor specifieke toepassingen kunnen aangepaste legeringen en poederspecificaties worden geproduceerd.

Tabel 6: Typische specificatie van Ti-35Nb gasverstoven poeder

Parameter	Specificatie
Samenstelling van de legering	Ti-35Nb
Deeltjesgrootte	15 tot 45 micron
Morfologie	Bolvormig
Productie methode	Gasverneveling
Puurheid	Ti >99,5%, Nb >99,8%
Zuurstofgehalte	<1500 ppm
Stroomsnelheid	>38 sec/50g
Schijnbare dichtheid	≥ 2,7 g/cc
Tik op dichtheid	≥ 4,2 g/cc

Leveranciers van TiNb-legeringspoeder

Enkele toonaangevende wereldwijde leveranciers van titanium-niobiumlegeringspoeder zijn onder meer:

• AP&C – poeders van titanium- en niobiumlegeringen
• Atlantic Equipment Engineers – bolvormige en hoekige poeders
• TLS Technik – gasverstoven TiNb-legeringen
• Metaaltechnologie – gemengde elementaire en voorgelegeerde poeders
• Sandvik Osprey – gasvernevelde bolvormige poeders
• Carpenter Additive – op maat gemaakte legeringspoeders

TiNb-legeringen worden ook aangeboden door leveranciers van titanium- en niobiummetalen. Zowel gestandaardiseerde legeringen als aangepaste samenstellingen kunnen bij deze poederproducenten worden betrokken.

Tabel 7: Leveranciers van TiNb-legeringspoeders

Bedrijf	Materialen	Productie methodes
AP&C	Ti-, Nb-, TiNb-legeringen	Gasverneveling
Atlantische apparatuuringenieurs	Ti-, Nb-, TiNb-legeringen	Gasverneveling, mengen
TLS-techniek	TiNb-legeringen	Gasverneveling
Metaaltechnologie	TiNb-legeringen	Gemengd elementair, voorgelegeerd
Sandvik Visarend	TiNb-legeringen	Gasverneveling
Timmerman additief	Aangepaste TiNb-legeringen	Gasverneveling

Kosten van TiNb-legeringspoeder

TiNb-legeringspoeder is duurder dan alleen titanium- of niobiumpoeder. De kosten zijn afhankelijk van:

• Samenstelling – een hoger Nb-gehalte verhoogt de kosten
• Zuiverheid – kostenverhogingen voor hogere zuiverheid
• Deeltjesgrootte en distributie
• Productiemethode – gasverneveld poeder kost meer
• Bestelhoeveelheid – grotere volumes hebben lagere kosten

Indicatieve prijzen voor TiNb-legeringspoeder in kleine hoeveelheden:

• Ti-10Nb: $100 tot $300 per kg
• Ti-35Nb: $200 tot $500 per kg
• Ti-50Nb: $300 tot $800 per kg

De prijzen worden aanzienlijk verlaagd voor bulkbestellingen van honderden kilo's of meerdere tonnen.

Tabel 8: Indicatieve prijzen van TiNb-legeringspoeders

Legering	Prijzen ($/kg)
Ti-10Nb	$100 – $300
Ti-35Nb	$200 – $500
Ti-50Nb	$300 – $800

Hantering en opslag van TiNb-legeringspoeder

Omdat het een reactief metaalpoeder is, is enige voorzichtigheid geboden bij het hanteren van TiNb-legeringspoeder:

• Bewaren in afgesloten containers in een droge, inerte atmosfeer om oxidatie en verontreiniging te voorkomen
• Vermijd contact met zuurstof, vocht, oliën en brandbare materialen
• Voorkom ophoping van fijne poeders op oppervlakken of apparatuur
• Aard alle geleidende apparatuur die bij het hanteren wordt gebruikt
• Gebruik vonkvrij gereedschap en minimaliseer de stofontwikkeling
• Draag handschoenen en ademhalingsbescherming bij het hanteren
• Gebruik geaarde ventilatiesystemen en vermijd stofwolken
• Uit de buurt houden van hitte, vlammen, vonken en andere ontstekingsbronnen
• Volg het veiligheidsinformatieblad voor de juiste PBM's en voorzorgsmaatregelen

Indien op de juiste manier bewaard in een droge, inerte atmosfeer, heeft TiNb-legeringspoeder een typische houdbaarheid van 12 maanden. Onjuiste opslagomstandigheden kunnen leiden tot oxidatie, verlies van vloeibaarheid of ontstekingsgevaar.

Tabel 9: Richtlijnen voor het hanteren van TiNb-legeringspoeder

Parameter	Richtlijnen
Opslag	Verzegelde containers, droge, inerte atmosfeer
Atmosfeer	Vermijd zuurstof, vocht, oliën en brandbare stoffen
Apparatuur	Aard alle geleidende apparatuur
Hulpmiddelen	Gebruik vonkvrij gereedschap
Ventilatie	Geaard ventilatiesysteem
PBM	Handschoenen, ademhalingsbescherming
Voorzorgsmaatregelen	Vermijd hitte, vlammen en vonken
Houdbaarheid	12 maanden in inerte atmosfeer

Veiligheidsinformatieblad voor TiNb-legeringspoeder

Net als andere reactieve metaalpoeders, enkele belangrijke veiligheidsmaatregelen voor TiNb-legeringen:

• Draag PBM – handschoenen, oogbescherming, masker/gasmasker
• Vermijd inademing van poeders – gebruik ademhalingsbescherming
• Vermijd contact met huid en ogen
• Grondig wassen na het hanteren van poeder
• Vermijd ontstekingsbronnen, poeders kunnen ontvlambaar zijn
• Zorg voor een goede aarding en ventilatie
• Inerte bewaaratmosfeer om oxidatie te voorkomen
• Vermijd morsen en stofophoping op oppervlakken
• Volg de instructies op SDS en waarschuwingslabels

E.H.B.O:

• Inademing: Ga naar frisse lucht. Zoek indien nodig medische hulp.
• Huidcontact: Wassen met water en zeep. Zoek hulp als de irritatie aanhoudt.
• Contact met de ogen: Spoel de ogen gedurende 15 minuten met water. Zoek medische hulp.
• Inslikken: Drink water. Zoek medische hulp als er ongemak optreedt.

Raadpleeg altijd het veiligheidsinformatieblad van de leverancier voor volledige gezondheids- en veiligheidsinformatie voordat u TiNb-legeringspoeder hanteert en verwerkt.

Tabel 10: Belangrijkste veiligheidsmaatregelen voor TiNb-legeringspoeder

Veiligheidsitem	Voorzorgsmaatregelen
PBM	Handschoenen, veiligheidsbril, N95-masker
Inademing	Gebruik ademhalingsbescherming
Huidcontact	Was het getroffen gebied met water en zeep
Oogcontact	Spoel de ogen gedurende 15 minuten met water
Inslikken	Drink water. Zoek indien nodig medische hulp.
Ventilatie	Gebruik geaarde ventilatiekappen
Aarding	Aard alle apparatuur tijdens het hanteren
Ontsteking	Vermijd vonken, vlammen en warmtebronnen
Opslag	Inerte atmosfeer verwijderd van brandbare materialen

Kwaliteitscontrole van TiNb-legeringspoeder

Om er zeker van te zijn dat TiNb-legeringspoeder aan de specificaties voldoet, worden er verschillende kwaliteitscontroles uitgevoerd:

• Chemische analyse – ICP-, GDMS- of LECO-analyse om samenstelling en zuiverheid te verifiëren
• Analyse van de deeltjesgrootte – laserdiffractie of zeefanalyse voor grootteverdeling
• Morfologie – SEM-beeldvorming om de deeltjesvorm en oppervlaktetopologie te controleren
• Stroomsnelheid – Hall-flowmetertest voor de vloeibaarheid van poeder
• Dikte – schijnbare dichtheids- en tapdichtheidsmetingen
• Zuurstof/stikstof – analyse van inertgasfusie voor interstitiële onzuiverheden
• Fase-identificatie – XRD-analyse om de aanwezige fasen te bepalen

Poedereigenschappen worden op elke batch getest volgens kwaliteitsnormen zoals ASTM B939, ASTM F3049, EN 10204 3.1. Poeder kan tussen batches worden gemengd om uniformiteit te bereiken.

Tabel 11: Testmethoden voor TiNb-legeringspoeder

Test	Methode	Standaard
Samenstelling	ICP, GDMS, LECO	ASTM E1479, ASTM E2330
Deeltjesgrootteverdeling	Laserdiffractie, zeven	ASTM B822
Morfologie	SEM-beeldvorming	ASTM B822
Stroomsnelheid	Hall-debietmeter	ASTM B213
Dikte	Scott-volumeter	ASTM B212
Zuurstof/stikstof	Fusie van inert gas	ASTM E1019
Faseanalyse	Röntgendiffractie	ASTM E1876

Medische toepassingen van TiNb-legering

Vanwege hun biocompatibiliteit, hoge sterkte en lage modulus worden TiNb-legeringen veel gebruikt voor medische implantaten en apparaten:

Orthopedische implantaten

• Knie- en heupvervangingen
• Botplaten, schroeven
• Apparaten voor spinale fixatie
• Tandimplantaten en bruggen

TiNb-legeringen zoals Ti-35Nb en Ti-45Nb komen overeen met de elastische modulus van menselijk bot en bieden tegelijkertijd een hoge vermoeidheidssterkte. Dit vermindert de spanningsafscherming in vergelijking met stijvere titaniumlegeringen.

Cardiovasculaire apparaten

• Stents
• Pacemakerbehuizingen
• Geleidedraden
• Chirurgische instrumenten

De corrosieweerstand, niet-toxiciteit en niet-magnetisme van TiNb-legeringen maken ze geschikt voor apparaten die in contact komen met bloed en weefsels.

TiNb-legeringen voor medisch gebruik

• Ti-10Nb tot Ti-50Nb
• Ti-Nb-Zr, Ti-Nb-Ta voor aangepaste eigenschappen
• ISO 5832-11 en ASTM F2066-normen

Lagere modulus Ti-35Nb en Ti-45Nb worden vaak gebruikt. Hogere Nb versterkt maar verhoogt de modulus. Kleine Zr/Ta-toevoegingen maken de eigenschappen nog verder op maat.

Voordelen van TiNb-legeringen voor biomedisch gebruik

• Uitstekende biocompatibiliteit en osseo-integratie
• Hoge sterkte en weerstand tegen vermoeidheid
• Lage modulus dicht bij het bot
• Niet-giftig, niet-allergeen
• Roestvrij
• Niet-magnetisch

TiNb-legeringen bieden de beste combinatie van sterkte, biocompatibiliteit, corrosieweerstand en elastische modulus voor implantaten.

Uitdagingen van medische componenten van TiNb-legeringen

• Moeilijke bewerking en fabricage
• Duurder dan Ti-6Al-4V-legering
• Vereist strenge kwaliteitscontrole en testen
• Klinische gegevens voor de langere termijn evolueren nog steeds

Omdat het relatief nieuw is voor medisch gebruik, kan de productie en licentieverlening van TiNb-componenten complexer zijn. Maar hun voordelen wegen zwaarder dan de uitdagingen op de korte termijn.

Automotive toepassingen van TiNb-legering

De hoge sterkte, temperatuurbestendigheid en levensduur van TiNb-legeringen maken ze aantrekkelijk voor auto-onderdelen:

Klepveren

• Hogere sterkte maakt een lagere veermassa mogelijk
• Vermindert de klepvlotter bij hoge toerentallen
• Maakt een hoger vermogen mogelijk

Motorkleppen

• Bestand tegen hoge temperatuur uitlaatgassen
• Bestand tegen slijtage en vervorming
• Lichtgewicht

Drijfstangen

• Hoge sterkte-gewichtsverhouding
• Vermindert de heen en weer gaande massa
• Maakt een hoger toerental en vermogen mogelijk

Rotors van turbocompressoren

• Behoudt sterkte bij hoge temperaturen
• Bestand tegen kruipvervorming
• Bestand tegen thermische schokken
• Lage dichtheid

Motorracecomponenten

• Lichtgewicht vering, chassisdelen
• Superieure levensduur bij vermoeidheid

Verminderde massa en traagheid gecombineerd met temperatuur- en vermoeidheidsweerstand leiden tot hogere motorprestaties en efficiëntie.

Uitdagingen van TiNb-legeringen voor de automobielsector

• Hoge kosten in vergelijking met staallegeringen
• Verwerkingsproblemen met poedermetallurgie
• Beperkte leveranciers- en productie-ervaring
• Onzekere kosten-batenverhouding

De voordelen kunnen in eerste instantie premiumprijzen voor high-end voertuigen en motorsporten rechtvaardigen. Een bredere acceptatie hangt af van de vraag of producenten van TiNb-poeder de kosten kunnen verlagen.

Lucht- en ruimtevaarttoepassingen van TiNb-legeringen

TiNb-legeringen concurreren met nikkel-superlegeringen voor toepassingen in vliegtuigmotoren en casco's die sterkte nodig hebben bij lage temperaturen:

Motorcomponenten

• Turbinebladen, schijven, behuizingen
• Compressorbladen
• Assen, bevestigingsmiddelen
• Stuwkrachtomkeerders

Structurele onderdelen

• Landingsgestel
• Vleugels, ribben, stringers
• Rompframes
• Hydraulische slangen

Voordelen

• 30-50% lagere dichtheid dan Ni-superlegeringen
• Bespaart gewicht
• Soortgelijke sterkte en kruipweerstand
• Bestand tegen hoge belastingen en temperaturen

Uitdagingen

• Hogere kosten dan momenteel titaniumlegeringen
• Verwerkingsproblemen vergeleken met smeedlegeringen
• Beperkte productie-ervaring en beschikbaarheid
• Vastgoedgegevens evolueren nog steeds

De lucht- en ruimtevaartindustrie is conservatief, dus er zijn uitgebreide test- en kwalificatieprogramma's nodig om de levensvatbaarheid te bewijzen en toeleveringsketens op te zetten voordat nieuwe legeringen zoals TiNb worden toegepast.

Andere toepassingen van TiNb-legeringen

Naast medische, automobiel- en ruimtevaarttoepassingen zijn TiNb-legeringen ook geschikt voor:

• Marine – Propellers, pompassen, fittingen
• Chemisch – Warmtewisselaars, condensors, leidingen
• Sportartikelen – Golfclubs, fietsframes, rackets
• Energieopwekking – Stoom- en gasturbinecomponenten
• Elektronica – Sputterdoelen, condensatoren
• Sieraden – Horloges, ringen, piercings
• Olie en gas – boorgatgereedschappen, kleppen, pompen

De corrosieweerstand, biocompatibiliteit en elektrische eigenschappen vergroten de bruikbaarheid van TiNb-legeringen in diverse industrieën.

Voortdurend onderzoek en ontwikkeling zullen nieuwe toepassingen aan het licht brengen naarmate de productie-ervaring met TiNb-legeringspoeder groeit. Hun unieke evenwicht tussen eigenschappen maakt ontwerpen mogelijk die niet haalbaar zijn met andere materialen.

Toekomstperspectieven voor TiNb-legeringen

• Uitbreiding van het medische gebruik als gevolg van de vergrijzing van de bevolking en de behoefte aan betere implantaten
• De adoptie in de lucht- en ruimtevaart versnelt om het gewicht te verminderen
• Het gebruik in de automobielindustrie escaleert vanwege hoge prestatiebehoeften
• De belangstelling voor olie en gas voor diepzee-exploratiehardware neemt toe
• Productie via poedermetallurgie en AM-technieken verbeteren
• Er worden nieuwe kwaliteiten ontwikkeld om eigenschappen op maat te maken
• De toeleveringsketen breidt zich uit naarmate producenten capaciteit voor TiNb-legeringen toevoegen
• Kosten dalen bij hogere productievolumes
• Breder bewustzijn en acceptatie in alle sectoren

De toekomst ziet er rooskleurig uit voor TiNb-legeringen om een nieuw geavanceerd materiaal te worden dat traditionele legeringen in de meest veeleisende toepassingen zal vervangen. Hun succes hangt af van voortdurende investeringen om de betaalbaarheid te verbeteren.

Belangrijkste punten over TiNb-legeringspoeder

• TiNb-legeringen bieden superieure mechanische eigenschappen vergeleken met titanium
• Sterker, stijver en hogere hardheid dan puur titanium
• Lagere dichtheid en hogere sterkte dan nikkel/staallegeringen
• Uitstekende prestaties bij hoge temperaturen
• Bestand tegen kruip, vermoeidheid en corrosie in ruwe omgevingen
• Uitstekende biocompatibiliteit voor medische implantaten
• Instelbare eigenschappen door wijziging van de Ti/Nb-verhouding
• Geproduceerd via gemengde elementaire of voorgelegeerde poedermetallurgie
• Poeder kan worden geconsolideerd met behulp van AM, HIP, MIM of sinteren
• Toonaangevende toepassingen in de lucht- en ruimtevaart-, automobiel- en biomedische industrie
• Toekomstperspectieven positief, gedreven door lichtgewicht en hoge prestatiebehoeften

TiNb-legeringen vertegenwoordigen een geavanceerde doorbraak in metallisch materiaal, mogelijk gemaakt door poedermetallurgietechnieken. Naarmate de productiekosten dalen, staan ze op het punt verschillende industrieën te ontwrichten die lichtgewicht, sterke en temperatuurbestendige legeringen eisen.

Veelgestelde vragen over TiNb-legeringspoeder

Hier vindt u antwoorden op enkele veelgestelde vragen over TiNb-legeringspoeder:

Vraag: Wat zijn de belangrijkste voordelen van TiNb-legeringen ten opzichte van titaniumlegeringen?

TiNb-legeringen hebben een hogere sterkte, stijfheid, hardheid, slijtvastheid en prestaties bij hoge temperaturen in vergelijking met titaniumlegeringen. Ze hebben ook een lagere dichtheid dan nikkel- en staallegeringen.

Vraag: Welke industrieën gebruiken TiNb-legeringen?

De belangrijkste toepassingen zijn in de lucht- en ruimtevaart-, automobiel-, biomedische, chemische, maritieme en energieopwekkingsindustrieën. Het gebruik neemt toe naarmate de productie van poedermetallurgie toeneemt.

Vraag: Wat is de typische prijsklasse van TiNb-legeringspoeder?

De prijzen variëren van ongeveer $100/kg voor Ti-10Nb tot $300-800/kg voor Ti-50Nb, afhankelijk van de samenstelling, kwaliteit en ordervolume. De prijzen dalen naarmate de productie toeneemt.

Vraag: Welke deeltjesgrootte is gebruikelijk voor TiNb-legeringspoeder?

Deeltjesgroottes van 10 tot 150 micron zijn typisch. Fijne poeders van 10-45 micron hebben de voorkeur voor additieve productie. Voor pers- en sintertoepassingen worden grovere poeders tot 150 micron gebruikt.

Vraag: Hoe worden TiNb-legeringspoeders geproduceerd?

De belangrijkste productiemethoden zijn onder meer gasverneveling, plasmasferoïdisatie, hydride-dehydrideproces en gemengd elementair. Gasverstoven en plasma-sferoïdiseerde poeders hebben een bolvormige morfologie die de voorkeur heeft voor AM.

Vraag: Welke normen zijn van toepassing op TiNb-legeringen voor medisch gebruik?

De ISO 5832-11- en ASTM F2066-normen hebben betrekking op de samenstelling, mechanische eigenschappen, kwaliteitscontroletests en verwerkingsvereisten voor TiNb-legeringen van chirurgische implantaatkwaliteit.

Vraag: Kunnen TiNb-legeringen 3D-geprint worden?

Ja, TiNb-legeringspoeders zijn compatibel met laserpoederbedfusie, elektronenbundelpoederbedfusie en 3D-printprocessen met gerichte energiedepositie. Parameters moeten worden geoptimaliseerd voor goede dichtheid en eigenschappen.

Vraag: Zijn er gezondheidsrisico’s verbonden aan TiNb-poeders?

Net als bij andere metaalpoeders zijn bepaalde voorzorgsmaatregelen nodig bij het hanteren van TiNb-poeders om het risico op stofexplosies en blootstelling door inademing te minimaliseren. Maar de legering zelf is zeer biocompatibel.

Vraag: Wat zijn de vooruitzichten voor de adoptie van TiNb-legeringen?

De toekomst ziet er veelbelovend uit met het toenemende gebruik van TiNb-legeringen, gedreven door de behoefte aan lichtgewicht, sterke en hittebestendige materialen. De adoptie zal versnellen naarmate de productiekosten van de poedermetallurgie dalen.

Dit behandelt de belangrijkste vragen die ingenieurs hebben met betrekking tot specificatie, verwerking, toepassingen en de vooruitzichten van TiNb-legeringspoeder als opkomend geavanceerd materiaal. Neem contact op voor andere specifieke vragen.