TiAl3-pulver för 3D-utskrift

TiAl3-pulver är en intermetallisk förening som består av titan och aluminium. Det är lätt, oxidationsbeständigt och tål höga temperaturer. Det gör det lämpligt för användning inom flyg- och rymdindustrin, bilindustrin, energisektorn och andra högpresterande applikationer.

Några viktiga egenskaper och kännetecken för TiAl3-pulver:

Egenskaper och kännetecken för TiAl3-pulver

TiAl3-pulver kan produceras genom olika metoder, inklusive gasatomisering, plasma-roterande elektrodprocess (PREP) och mekanisk legering. Pulverstorlek, morfologi, sammansättning, mikrostruktur och andra egenskaper beror på produktionsmetoden.

Titaninnehållet ligger vanligtvis i intervallet 55-65 vikt% och aluminium utgör resten. Små mängder krom, niob, kol eller syre kan förekomma upp till maximalt 1%. Förhållandet Ti:Al kan justeras för att optimera egenskaperna.

Egenskaper för TiAl3-pulver

Viktiga egenskaper är låg densitet jämfört med titanlegeringar, hög smältpunkt, måttlig värmeledningsförmåga samt bibehållen styrka och styvhet vid höga temperaturer.

Egenskaper för TiAl3-pulver

TiAl3-pulver har sfärisk morfologi med slät yta, bra flödes- och packningsegenskaper. Det har låg syre- och kvävehalt för att undvika försprödning.

Användningsområden för TiAl3-pulver

Några av de viktigaste tillämpningarna som drar nytta av egenskaperna hos TiAl3 är

Tillämpningar av TiAl3-pulver inom additiv tillverkning

• TiAl3-pulver används i pulverbäddsfusionsprocesser som selektiv lasersmältning (SLM) och elektronstrålesmältning (EBM) för att tillverka komplexa komponenter i titanaluminid för flyg- och fordonsindustrin.
• Den har lägre reaktivitet och lättare tryckbarhet jämfört med Ti6Al4V i pulverbädds-AM. TiAl3-delar har fin mikrostruktur och mekaniska egenskaper som kan jämföras med gjutna och smidda legeringar.
• AM med TiAl3 möjliggör lättare konstruktioner, minskat antal detaljer och konsolidering av sammansättningar för turbinblad, turboladdningshjul, avgaskomponenter etc.

Tillämpningar av TiAl3-pulver i termisk sprutning

• Termiska sprutbeläggningar av TiAl3-pulver ger oxidations- och korrosionsbeständighet vid höga temperaturer på turbinblad, skovlar, förbränningsbehållare etc.
• Den har bättre temperaturkapacitet än nickellegeringar och titanbeläggningar. TiAl3-beläggningar kan användas vid 700-900°C.
• Beläggningarna appliceras med hjälp av plasmaspray, HVOF (High Velocity Oxy-Fuel) eller varmsprutning. Typisk beläggningstjocklek är 150-500 mikrometer.

Tillämpningar av TiAl3-pulver vid laserplätering

• TiAl3-pulver kan laserpläteras på substrat av titan- eller nickellegeringar för att bilda ett skyddande ytlegeringsskikt.
• Det pläterade skiktet ger förbättrad hållfasthet vid höga temperaturer, oxidationsbeständighet och slitstyrka.
• Laserplätering används på komponenter i jetmotorer och landbaserade turbiner som utsätts för heta korrosionsförhållanden.

Specifikationer för TiAl3-pulver

TiAl3-pulver finns i flera standardkvaliteter som överensstämmer med specifikationer som t.ex:

TiAl3-pulversammansättningar

Vanliga sammansättningar baseras på titaninnehållet, t.ex. Ti-45Al, Ti-55Al eller Ti-62Al som representerar viktprocenten titan. Små mängder krom eller niob kan förekomma.

Partikelstorleksfördelning för TiAl3-pulver

Typiska storleksfördelningar för AM-processer är centrerade runt 22-45 μm med minsta finmaterial under 22 μm. Större storlekar på upp till 150 μm används för termisk sprutning.

TiAl3 pulver standarder

• ASTM B821 - Standard för beredning av pulver och kompakta material av eldfasta legeringar med plasmateknik
• AMS 4982 - Förbrukningsmaterial i pulverform, titanaluminider, plasmaatomiserade
• AMS 7008 - Pulver av titanaluminidlegeringar för beläggningar genom termisk sprutning

Pulvertillverkning, provtagning, testning och godkännande följer industristandarder för eldfasta legeringar och titanaluminider.

TiAl3-pulver har vissa fördelar och nackdelar jämfört med andra vanligt förekommande pulver:

Jämförelse av TiAl3-pulver med andra pulver

• TiAl3 har högre hållfasthet än titanlegeringar som Ti6Al4V vid temperaturer över 600°C
• Den erbjuder bättre oxidationsbeständighet jämfört med titan- och aluminiumlegeringar
• Dyrare än titanlegeringar på grund av hög aluminiumhalt
• Inte lika lätt att bearbeta eller forma som titanlegeringar vid rumstemperatur
• Lämpar sig bäst för strukturella tillämpningar vid höga temperaturer

Genom att förstå var TiAl3 överträffar eller underpresterar jämfört med andra legeringssystem kan man identifiera de perfekta applikationerna för att utnyttja dess fördelar.

TiAl3 pulver leverantörer

TiAl3-pulver är kommersiellt tillgängligt från ett antal leverantörer globalt. Några av de största tillverkarna är:

TiAl3-pulver Tillverkare

Priser för TiAl3-pulver

Priserna beror på inköpsvolym, renhetsgrad, partikelstorleksfördelning och morfologi. Anpassade legeringskompositioner är också möjliga men dyrare.

Vanliga frågor

F: Vilka metoder kan användas för att producera TiAl3-pulver?

A: De viktigaste produktionsmetoderna är gasatomisering, plasmaroterande elektrodprocess och mekanisk legering. Varje metod resulterar i olika pulveregenskaper som lämpar sig för olika applikationer.

F: Är TiAl3 kompatibel med titanlegeringar?

A: TiAl3 har mycket begränsad löslighet i titanlegeringar som Ti6Al4V. Det är inte rekommenderat att blanda TiAl3-pulver med pulver av titanlegeringar på grund av bildandet av spröda intermetalliska faser.

F: Vilka legeringselement kan läggas till TiAl3?

S: Element som Nb, Cr, Ni, Cu har legerats med TiAl3 för att modifiera mikrostrukturen och de mekaniska egenskaperna. Överdriven legering kan dock ha en negativ inverkan på oxidationsbeständigheten.

F: Vad är skillnaden mellan PREP och gasatomiserat TiAl3-pulver?

A: PREP-pulver har fina sfäriska partiklar som är idealiska för additiv tillverkning medan gasatomiserat pulver har något grövre, mer kostnadseffektiva partiklar som är lämpliga för pressning och sintring.

F: Vilka försiktighetsåtgärder bör vidtas vid hantering av TiAl3-pulver?

A: TiAl3-pulver är brandfarligt och benäget att oxidera. Korrekt personlig skyddsutrustning ska användas och hantering ska ske under inert atmosfär för att förhindra kontaminering. Fukt- och syreexponering försämrar pulverkvaliteten.

Slutsats

Sammanfattningsvis är TiAl3 ett viktigt intermetalliskt högtemperaturmaterial som finns i pulverform för olika tillämpningar. Dess egenskaper som låg densitet, styrka och oxidationsbeständighet vid förhöjda temperaturer gör det lämpligt för flyg-, fordons- och energiindustrin. Korrekt hantering, lagring och testning av pulvret är avgörande för att uppnå de slutliga egenskaperna hos detaljen. TiAl3 erbjuder fördelar jämfört med konventionella titanlegeringar för strukturella användningsområden vid höga temperaturer, trots vissa begränsningar vad gäller bearbetbarhet och duktilitet vid rumstemperatur. Pågående forskning syftar till att ytterligare förbättra materialet genom legeringstillsatser och innovativa bearbetningstekniker.