TC4 ELI Powder

Proszek TC4 ELI, znany również jako proszek tytanowo-aluminiowo-wanadowy ELI, to zaawansowany proszek ze stopu tytanu wykorzystywany w różnych wysokowydajnych zastosowaniach. Niniejszy przewodnik zawiera kompleksowy przegląd proszku TC4 ELI, jego właściwości, zastosowań, dostawców, gatunków i porównań z innymi proszkami tytanu.

Przegląd proszku TC4 ELI

 

 

Proszek TC4 ELI to wysokiej czystości wariant stopu tytanu TC4 o bardzo niskiej zawartości międzywęzłowej (ELI), zawierający 6% aluminium, 4% wanadu oraz niewielkie ilości żelaza i tlenu.

W porównaniu do innych stopów tytanu, TC4 ELI oferuje doskonałe połączenie wysokiej wytrzymałości, niskiej wagi, wyjątkowej odporności na korozję i biokompatybilności. Gatunek ELI zapewnia maksymalną ciągliwość i wytrzymałość.

TC4 ELI nadaje się do produkcji addytywnej, formowania wtryskowego metali i innych zastosowań metalurgii proszków. Jego drobne proszki umożliwiają uzyskanie złożonych geometrii i cienkich ścianek w drukowanych 3D lub spiekanych częściach.

Kluczowe właściwości i charakterystyka proszku TC4 ELI:

Właściwości proszku TC4 ELI

Nieruchomość	Opis
Skład	6% Al, 4% V, 0,08% max Fe, 0,13% max O
Gęstość	4,43 g/cm3
Temperatura topnienia	1604°C
Siła	895-930 MPa wytrzymałość na rozciąganie
Plastyczność	10-15% wydłużenie
Wytrzymałość zmęczeniowa	500-550 MPa
Moduł Younga	110 GPa
Przewodność cieplna	6,7 W/m-K
Rezystywność elektryczna	178 μΩ-cm
Współczynnik rozszerzalności cieplnej	8,9 μm/m-°C

TC4 ELI zapewnia optymalną równowagę między wysokim stosunkiem wytrzymałości do masy, odpornością na pękanie, odpornością zmęczeniową i odpornością na korozję. Wysoka zawartość aluminium i wanadu przyczynia się do osiągnięcia wysokiej wytrzymałości poprzez wzmocnienie w roztworze stałym i utwardzanie wydzieleniowe.

Niskie poziomy międzywęzłowe zapewniają lepszą ciągliwość i odporność na pękanie w porównaniu do standardowego gatunku TC4. Zawartość tlenu jest ograniczona do maks. 0,13%, aby uniknąć kruchości. Zawartość żelaza jest również ograniczona.

Ogólnie rzecz biorąc, właściwości TC4 ELI sprawiają, że nadaje się on do krytycznych zastosowań w lotnictwie, kosmonautyce, obronności, sportach motorowych, medycynie, przemyśle naftowym i gazowym i nie tylko.

Zastosowania i wykorzystanie proszku TC4 ELI

Proszek TC4 ELI jest wykorzystywany do produkcji wysokowydajnych części za pomocą wytwarzania przyrostowego, formowania wtryskowego metali, prasowania izostatycznego na gorąco i innych technik metalurgii proszków.

Niektóre z kluczowych zastosowań proszku TC4 ELI obejmują:

Zastosowania proszku TC4 ELI

Obszar	Zastosowania
Lotnictwo i kosmonautyka	Konstrukcje lotnicze, komponenty silników, kosmiczne systemy nośne
Implanty	Implanty ortopedyczne, implanty dentystyczne, implanty szczękowo-twarzowe
Motoryzacja	Komponenty do sportów motorowych, koła do turbosprężarek
Przemysłowy	Sprzęt morski, części do odwiertów morskich, zawory, pompy
Energia	Elementy głowicy odwiertu, narzędzia wiertnicze, rurociągi
Obrona	Pancerze balistyczne, elementy broni, sprzęt ochronny

W przemyśle lotniczym, wysoki stosunek wytrzymałości TC4 ELI do masy sprawia, że nadaje się on do krytycznych dla lotu statycznych i obrotowych komponentów w płatowcach, turbinach, podwoziach itp. Części mogą być drukowane 3D lub spiekane do kształtu zbliżonego do siatki.

W medycynie biokompatybilność i odporność na korozję TC4 ELI pozwalają na jego zastosowanie w ortopedycznych protezach stawów i implantach dentystycznych. Możliwe jest wytwarzanie trzpieni biodrowych, implantów kolanowych i płyt czaszkowych.

Na potrzeby sportów motorowych TC4 ELI może produkować lżejsze i mocniejsze komponenty, takie jak korbowody, zawory dolotowe, koła turbosprężarek, wały napędowe i części podwozia.

W zastosowaniach związanych z ropą naftową i gazem, TC4 ELI jest wybierany ze względu na swoją odporność na środowiska korozyjne. Można z niego produkować elementy głowic odwiertów, zawory, pompy i materiały eksploatacyjne, takie jak tuleje, korki, kulki i gniazda.

Sektor obronny wykorzystuje TC4 ELI do produkcji balistycznych płyt pancernych, które zatrzymują pociski i odłamki, jednocześnie minimalizując wagę. Inne zastosowania wojskowe obejmują części lotnicze i komponenty broni, takie jak lufy, odbiorniki, szyny, spusty itp.

Ogólnie rzecz biorąc, proszek TC4 ELI umożliwia wytwarzanie lekkich, wysokowydajnych części metalowych w branżach o krytycznym znaczeniu dla bezpieczeństwa, wykorzystując najnowsze techniki produkcji.

Specyfikacja proszku TC4 ELI

Proszek TC4 ELI jest dostępny w handlu w różnych rozkładach wielkości, znanych również jako zakresy wielkości cząstek. Morfologia proszku może być kulista, kanciasta lub mieszana.

Typowe specyfikacje proszku TC4 ELI obejmują:

Specyfikacja proszku TC4 ELI

Parametr	Szczegóły
Zakres wielkości cząstek	15-45 mikronów, 45-105 mikronów, 105-250 mikronów
Kształt cząsteczki	Sferyczne, kątowe, mieszane
Rozkład wielkości	Wartości D10, D50, D90
Gęstość pozorna	2,5-3,5 g/cc
Gęstość kranu	3,5-4,5 g/cc
Przepływ	Pomiar przepływomierzem Halla
Analiza chemiczna	Al, V, Fe, O, N, C, H, Ti
Numer działki	Dla identyfikowalności
Opakowanie	Fiolki, słoiki do 25 kg

Drobniejsze rozkłady wielkości cząstek od 15 do 45 mikronów są preferowane do drukowania złożonych geometrii i uzyskiwania gładkich wykończeń powierzchni. Większe rozmiary, powyżej 100 mikronów, pozwalają na szybsze tworzenie wydruków.

Sferyczne proszki poprawiają płynność, gęstość upakowania i właściwości spiekania. Kątowe i mieszane proszki zapewniają lepszą przyczepność mechaniczną między cząstkami.

Gęstość pozorna i kranowa określają ilość proszku wymaganą do wypełnienia danej objętości. Szybkości przepływu wskazują na łatwość dozowania podczas drukowania lub formowania wtryskowego.

Analiza chemiczna potwierdza, że skład pierwiastkowy jest zgodny ze specyfikacją. Numery partii zapewniają identyfikowalność na potrzeby kontroli jakości. Odpowiednie opakowanie zapewnia integralność proszku podczas przenoszenia i przechowywania.

Gatunki proszku TC4 ELI

Proszek TC4 ELI jest produkowany w różnych gatunkach poprzez zmianę metody obróbki końcowej po atomizacji gazowej. Ma to wpływ na mikrostrukturę i właściwości mechaniczne.

Główne klasy obejmują:

Gatunki proszków TC4 ELI

Klasa	Opis
Bezatomowy	Brak przetwarzania końcowego po atomizacji gazu
Wyżarzony	Obróbka cieplna w celu zmniejszenia naprężeń szczątkowych
Prasowanie izostatyczne na gorąco	Konsolidacja w wysokiej temperaturze i ciśnieniu
Spiek plazmowy	Szybkie spiekanie przy użyciu wyładowania plazmowego
ISO-S	Sferyczny proszek wytwarzany przez atomizację gazową

Stopień zatomizowany zawiera naprężenia szczątkowe powstałe w wyniku szybkiego krzepnięcia. Wyżarzanie eliminuje te naprężenia i ułatwia pracę z proszkiem podczas drukowania lub formowania.

Hipping i spiekanie plazmowe zwiększają gęstość i poprawiają mikrostrukturę oraz właściwości mechaniczne końcowych części.

Klasa sferyczna (ISO-S) oferuje lepszą płynność i gęstość upakowania dla wysokiej jakości druku 3D.

Odpowiedni gatunek proszku TC4 ELI jest wybierany w oparciu o konkretny proces produkcji dodatków lub metalurgii proszków.

Dostawcy proszku TC4 ELI

Proszek TC4 ELI jest dostarczany przez wiodących producentów proszków metalowych, a także wyspecjalizowanych dostawców proszków do produkcji dodatków. Niektórzy z głównych dostawców to:

Dostawcy proszku TC4 ELI

Firma	Kraj
AP&C	Kanada
Technologia Carpenter	USA
Sandvik	Szwecja
Praxair	USA
TLS Technik	Niemcy
AMETEK	USA
Technologia LPW	WIELKA BRYTANIA
CNPC Powder Group	Chiny

Firmy te produkują proszek TC4 ELI przy użyciu atomizacji gazowej i ściśle kontrolują rozkład wielkości cząstek. Niektórzy dostawcy zapewniają również niestandardową obróbkę końcową, taką jak wyżarzanie, hipping i spiekanie w celu poprawy właściwości proszku.

Surowce o wysokiej czystości, rygorystyczna kontrola jakości i specjalistyczne opakowania pomagają zapewnić niezawodny i spójny proszek TC4 ELI do krytycznych zastosowań. Duże możliwości produkcyjne umożliwiają masowe dostawy proszku TC4 ELI.

Ceny proszku TC4 ELI

Jako zaawansowany stop tytanu, proszek TC4 ELI jest droższy niż podstawowe gatunki tytanu, takie jak Ti-6Al-4V. Ceny zależą od:

• Zakres wielkości cząstek
• Wielkość zamówienia
• Dodatkowe przetwarzanie/jakość
• Poziom czystości
• Położenie geograficzne

Niektóre orientacyjne przedziały cenowe:

Ceny proszku TC4 ELI

Wielkość cząstek	Cena za kg
15-45 mikronów	$80 – $120
45-105 mikronów	$60 – $90
105-250 mikronów	$40 – $70

Ogólnie rzecz biorąc, mniejsze rozmiary cząstek wiążą się z wyższymi cenami ze względu na ściślejszą kontrolę nad atomizacją gazu. Mniejsze partie kosztują również więcej za kilogram w porównaniu do zamówień hurtowych.

Z geograficznego punktu widzenia ceny proszku TC4 ELI wyprodukowanego w Chinach są niższe niż ceny proszku europejskiego/amerykańskiego. Kontrola jakości może się jednak różnić.

Wraz z rosnącą popularnością produkcji addytywnej, ceny proszku TC4 ELI spadły, ale pozostają wyższe niż w przypadku konwencjonalnych stopów tytanu. Długoterminowe umowy i duże zamówienia mogą pomóc w zapewnieniu konkurencyjnych cen.

Jak proszek TC4 ELI wypada na tle innych stopów tytanu?

TC4 ELI oferuje przewagę nad innymi popularnymi stopami tytanu, takimi jak Ti-6Al-4V, pod względem wytrzymałości, ciągliwości i odporności na korozję.

Porównanie TC4 ELI z innymi stopami tytanu

Stop	Siła	Wytrzymałość	Odporność na korozję	Koszt
Ti-6Al-4V	Średni	Średni	Średni	Niski
Ti-6Al-7Nb	Średni	Średni	Wysoki	Średni
Ti-555 (Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr)	Bardzo wysoka	Niski	Średni	Wysoki
TC4 ELI (Ti-6Al-4V-0.08Fe-0.13O)	Bardzo wysoka	Wysoki	Bardzo wysoka	Wysoki

Kluczowe zalety TC4 ELI w porównaniu z innymi stopami tytanu:

• Wyższa wytrzymałość niż Ti-6Al-4V i Ti-6Al-7Nb
• Lepsza odporność na pękanie i ciągliwość w porównaniu z Ti-555
• Doskonała odporność na korozję w trudnych warunkach
• Lepiej zachowuje właściwości w ekstremalnych temperaturach
• Niższa gęstość niż w przypadku stopów stali
• Lepsza biokompatybilność niż w przypadku stali nierdzewnej
• Możliwość anodowania w celu uzyskania kolorowych wykończeń

Ograniczenia TC4 ELI obejmują:

• Wyższy koszt niż w przypadku Ti-6Al-4V
• Trudniejsze w obróbce niż Ti-6Al-4V
• Podatność na zacieranie się
• Niespawalne przy użyciu konwencjonalnego spawania
• Nadal cięższe niż stopy aluminium

Ogólnie rzecz biorąc, połączenie wyjątkowych właściwości mechanicznych, odporności na korozję, niskiej gęstości i biokompatybilności sprawia, że TC4 ELI jest zaawansowanym materiałem wybieranym do krytycznych zastosowań, pomimo jego wyższej ceny.

Często zadawane pytania dotyczące proszku TC4 ELI

Poniżej znajdują się odpowiedzi na najczęściej zadawane pytania dotyczące proszku TC4 ELI:

Najczęściej zadawane pytania dotyczące proszku TC4 ELI

P: Co oznacza skrót ELI w proszku TC4 ELI?

O: ELI oznacza bardzo niską zawartość międzywęzłową. Odnosi się do minimalnego poziomu tlenu i żelaza w składzie proszku.

P: Jaki rozmiar cząstek proszku TC4 ELI jest idealny?

O: Proszek o grubości 15-45 mikronów najlepiej nadaje się do drukowania drobnych elementów i cienkich ścianek. 45-105 mikronów pozwala na szybsze tempo drukowania, ale niższą rozdzielczość.

P: Jakie metody przetwarzania końcowego można stosować w przypadku proszku TC4 ELI?

Wyżarzanie, prasowanie izostatyczne na gorąco, spiekanie plazmowe i produkcja sferycznego proszku poprawiają właściwości proszku.

P: Czy proszek TC4 ELI jest lepszy od proszku Ti-6Al-4V do druku 3D?

O: Tak, TC4 ELI ma wyższą wytrzymałość i ciągliwość w porównaniu do Ti-6Al-4V w stanie wydrukowanym i po obróbce.

P: Czy proszek TC4 ELI wymaga prasowania izostatycznego na gorąco po zakończeniu produkcji dodatków?

O: HIPowanie może wyeliminować wewnętrzne pory i poprawić odporność na zmęczenie. Jednak w przypadku części niekrytycznych może wystarczyć wydruk TC4 ELI.

P: Jaką precyzję można osiągnąć dzięki proszkowi TC4 ELI w druku 3D z metalu?

O: Tolerancje ±0,1% są możliwe dla drukowanych części TC4 ELI w zależności od zastosowanego procesu AM.

P: Czy części TC4 ELI mogą być obrabiane po wydrukowaniu 3D?

O: Tak, ale TC4 ELI jest trudny w obróbce i wymaga sztywnych ustawień i ostrych narzędzi ze względu na swoją twardość.

P: Jakie wykończenie jest możliwe dla części TC4 ELI AM?

O: Chropowatość powierzchni po wydrukowaniu różni się w zależności od procesu, ale etapy wykańczania, takie jak szlifowanie, EDM i polerowanie, zapewniają gładkie, precyzyjne wykończenia.

Wnioski

Proszek TC4 ELI charakteryzuje się wyjątkowym połączeniem wysokiej wytrzymałości, ciągliwości i odporności na korozję dzięki niskiemu składowi międzywęzłowemu stopu tytanu: 6% aluminium, 4% wanadu, 0,08% żelaza i 0,13% tlenu.

Dzięki możliwości produkcji lekkich, wysokowydajnych komponentów metalowych do krytycznych zastosowań w przemyśle lotniczym, medycznym, energetycznym i obronnym, TC4 ELI oferuje unikalne możliwości, którym nie dorównują inne stopy tytanu.

Proszek TC4 ELI rozszerzył możliwości projektowania części inżynieryjnych nowej generacji przy użyciu najnowszych technik produkcji addytywnej i metalurgii proszków. Oczekuje się, że wraz ze wzrostem dostaw proszku i dalszym spadkiem kosztów, wykorzystanie TC4 ELI będzie rosło w różnych branżach i odblokuje nowe poziomy wydajności.