Titan Ti64ELI-Pulver ist ein wichtiges technisches Material, das aufgrund seiner einzigartigen Eigenschaften und Merkmale in verschiedenen Branchen verwendet wird. Dieser Artikel bietet einen umfassenden technischen Überblick über Titan Ti64ELI-Pulver und behandelt seine Zusammensetzung, Eigenschaften, Anwendungen, Spezifikationen, Preise, Vorteile und Einschränkungen.
Überblick über Titan Ti64ELI-Pulver
Titan Ti64ELI-Pulver, auch bekannt als Titan 6Al-4V ELI-Pulverist eine Titanlegierung mit Aluminium und Vanadium als Legierungselementen. Sie hat ein ausgezeichnetes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, Ermüdungsfestigkeit, Bruchzähigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Ti64ELI-Pulver ist die extra niedrige interstitielle Variante von Ti64 mit einem geringeren Gehalt an Sauerstoff, Stickstoff, Kohlenstoff und Eisen.
Ti64ELI wird für die additive Fertigung, den Metallspritzguss, das isostatische Heiß- und Kaltpressen und andere pulvermetallurgische Verfahren verwendet. Es kann in 3D zu völlig dichten, komplexen Teilen mit feinen Mikrostrukturen und mechanischen Eigenschaften gedruckt werden, die mit denen von Ti64-Knetprodukten vergleichbar sind. Die Kombination aus geringem Gewicht, Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Ti64ELI eignet sich für Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, in der Medizin- und Dentaltechnik, für Sportartikel, im Automobilbau und in der Schifffahrt.
Zu den wichtigsten Eigenschaften von Titan Ti64ELI-Pulver gehören:
- Ausgezeichnete Biokompatibilität und Osseointegration
- Möglichkeit des 3D-Drucks komplizierter Geometrien, die durch Gießen/Bearbeiten nicht möglich sind
- Konsistente Zusammensetzung und Mikrostruktur in 3D-gedruckten Teilen
- Gute Ermüdungsfestigkeit und Bruchzähigkeit
- Geringere Zwischengitterelemente als Ti64 für bessere Duktilität
- Kompatibilität mit heißisostatischem Pressen (HIP) und Wärmebehandlungen
- Übereinstimmung mit den ASTM-Normen für Chemie und Partikelgröße
Zusammensetzung von Titan Ti64ELI-Pulver
Die typische chemische Zusammensetzung von Titan Ti64ELI Pulver ist:
| Element | Gewicht % |
|---|---|
| Titan (Ti) | Bilanz |
| Aluminium (Al) | 5.5-6.75% |
| Vanadium (V) | 3.5-4.5% |
| Sauerstoff (O) | ≤ 0,13% |
| Stickstoff (N) | ≤ 0,05% |
| Kohlenstoff (C) | ≤ 0,08% |
| Eisen (Fe) | ≤ 0,25% |
Die wichtigsten Legierungselemente sind Aluminium und Vanadium. Aluminium erhöht die Festigkeit und verringert die Dichte. Vanadium verbessert die Festigkeit und Duktilität. Der geringe Anteil der Zwischengitterelemente Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff in Ti64ELI führt zu einer besseren Duktilität im Vergleich zu Ti64.
Eigenschaften von Titan Ti64ELI-Pulver
Titan Ti64ELI-Pulver hat die folgenden Eigenschaften:
| Eigentum | Wert |
|---|---|
| Dichte | 4,43 g/cm3 |
| Schmelzpunkt | 1604-1660°C |
| Wärmeleitfähigkeit | 6,7 W/m-K |
| Elektrischer spezifischer Widerstand | 170 μΩ-cm |
| Elastizitätsmodul | 114 GPa |
| Zugfestigkeit | 895-930 MPa |
| Streckgrenze | 825-875 MPa |
| Dehnung | 10-15% |
| Querkontraktionszahl | 0.32-0.34 |
| Ermüdungsfestigkeit | 400 MPa |
Die wichtigsten Highlights:
- Geringe Dichte im Vergleich zu Stählen
- Behält Festigkeit und Zähigkeit bei kryogenen Temperaturen
- Stärker als handelsübliches Reintitan
- Geringere Duktilität als geknetetes Ti64, aber ausreichend für die meisten Anwendungen
- Hervorragende Korrosionsbeständigkeit durch eine stabile Oxidschutzschicht
Anwendungen von Titan Ti64ELI-Pulver
Titan Ti64ELI-Pulver wird zur Herstellung von Teilen für die folgenden Anwendungen verwendet:
Luft- und Raumfahrt: Triebwerkskomponenten, Flugzeugzellen, Turbinen, Befestigungselemente, Getriebe, Hydrauliksysteme
Medizin und Zahnmedizin: Orthopädische Implantate, Prothesen, chirurgische Instrumente, Zahnimplantate
Automobilindustrie: Ventile, Pleuelstangen, Rennwagenkomponenten
Marine: Propeller, Pumpen, Wellen, Rohre, Armaturen
Chemisch: Wärmetauscher, Ventile, Rohre für den Umgang mit korrosiven Chemikalien
Sportartikel: Golfschläger, Fahrradrahmen, Tennisschläger, Lacrosse-Schläger
Additive Fertigung: 3D-gedruckte Teile für die Luft- und Raumfahrt, die Automobilindustrie und die Medizintechnik
Ti64ELI wird bei der AM gegenüber Ti64 bevorzugt, da es weniger Zwischengitterelemente enthält, die bei 3D-gedruckten Ti64-Teilen zur Versprödung führen. Außerdem weist es eine hohe Biokompatibilität für medizinische Implantate auf.
Spezifikationen von Titan Ti64ELI-Pulver
Titan Ti64ELI Pulver ist in den folgenden Spezifikationen erhältlich:
| Parameter | Einzelheiten |
|---|---|
| Partikelgrößen | 15-45 Mikrometer |
| Produktionsverfahren | Gaszerstäubung |
| Partikelform | Sphärisch |
| Größenverteilung | D10: 20 Mikrometer, D50: 35 Mikrometer, D90: 40 Mikrometer |
| Scheinbare Dichte | ~2,2 g/cc |
| Zapfstellendichte | ~3,2 g/cc |
| Fließfähigkeit | Ausgezeichnet |
| Normen | ASTM B348 Klasse 23 |
Größere Partikelgrößen von 63-106 Mikrometern können je nach den Anforderungen der Anwendung kundenspezifisch hergestellt werden. Feinere Partikelgrößen sind für Metall-Spritzguss-Rohmaterial erhältlich.
Lieferanten und Preise für Titan Ti64ELI-Pulver
Einige der wichtigsten Lieferanten und Preisangaben für Titan Ti64ELI-Pulver sind:
| Anbieter | Preise |
|---|---|
| AP&C | $88/kg bei Bestellungen über 1000 kg |
| Arcam AB | $75/kg für Bestellungen über 500 kg |
| TLS Technik | 100 €/kg für Bestellungen über 100 kg |
| LPW-Technologie | 70-90 £/kg für Bestellungen über 100 kg |
| CNPC-Pulver | $80-100/kg für >100 kg |
Die Preise variieren von $70-100 pro kg je nach Bestellmenge, Partikelgrößenverteilung und Standort. Kleine Mengen und Forschungsproben können über $500/kg kosten.
Vergleich zwischen Titan Ti64- und Ti64ELI-Pulver
Hier ein Vergleich zwischen Ti64ELI und Ti64-Titanlegierungen:
| Parameter | Ti64ELI | Ti64 |
|---|---|---|
| Interstitielle O, C, N | Unter | Höher |
| Duktilität | Höher | Unter |
| Zähigkeit | Besser | Schlecht |
| Schweißeignung | Ausgezeichnet | Mäßig |
| Korrosionsbeständigkeit | Vergleichbar | Vergleichbar |
| Stärke | Vergleichbar | Vergleichbar |
| Kosten | Höher | Unter |
| AM-Eignung | Ausgezeichnet | Mäßig |
Vorteile von Ti64ELI gegenüber Ti64:
- Bessere Duktilität und Bruchzähigkeit
- Geringere Neigung zur Rissbildung bei der additiven Fertigung
- Kann auf höhere Festigkeitswerte wärmebehandelt werden
- Widerstandsfähiger gegen Wasserstoffabsorption und Versprödung
Einschränkungen von Ti64ELI gegenüber Ti64:
- Höhere Kosten aufgrund der Reinheit des Rohstoffs und der Verarbeitung
- Nicht empfohlen für Hochtemperaturanwendungen über 300°C
- Im Vergleich zu Ti64 sind weniger Daten zur Legierungsentwicklung verfügbar
Vor- und Nachteile von Titan Ti64ELI-Pulver
Vorteile:
- Ausgezeichnetes Verhältnis von Stärke zu Gewicht
- Bio-Inertheit ermöglicht Einsatz für medizinische Implantate
- Widersteht der Sterilisation und dem Autoklavieren
- Widersteht Korrosion in rauen Umgebungen
- Kompatibel mit traditionellen und additiven Verfahren
- Wärmebehandelbar für maßgeschneiderte Eigenschaften
- Kann für Ästhetik und Bindung plattiert werden
Benachteiligungen:
- Teurer als rostfreie Stähle und Aluminiumlegierungen
- Geringere Steifigkeit als Stahl, anfällig für Rückfederung
- Geringe Scherfestigkeit im Vergleich zu Stählen
- Titanstaub stellt eine Brandgefahr dar
- Schwierig zu bearbeiten aufgrund der geringen Wärmeleitfähigkeit
- Anfällig für Fressen und Festfressen bei der Bearbeitung
- Für die Verklebung vorgeschriebene Oberflächenbehandlungen
- Erfordert Schutzgasabschirmung während AM und Schweißen
FAQs
F: Was ist der Unterschied zwischen Ti64ELI und Ti64?
A: Ti64ELI hat im Vergleich zu Ti64 weniger Sauerstoff, Stickstoff und Kohlenstoff in den Zwischenräumen. Dies verleiht Ti64ELI eine bessere Duktilität und Bruchzähigkeit.
F: Welche Anwendungen gibt es für Ti64ELI-Pulver?
A: Hauptanwendungen sind Komponenten für die Luft- und Raumfahrt, medizinische Implantate, Automobilteile und 3D-Druck. Es wird häufig in Branchen eingesetzt, in denen hohe Festigkeit, geringes Gewicht und Korrosionsbeständigkeit erforderlich sind.
F: Welche Partikelgröße wird für AM verwendet?
A: Für AM-Verfahren wie selektives Laserschmelzen (SLM) und Elektronenstrahlschmelzen (EBM) wird eine Partikelgröße von 15-45 Mikrometern empfohlen.
F: Was sind die Vorteile von Ti64ELI gegenüber Edelstahl?
A: Ti64ELI hat im Vergleich zu nichtrostenden Stählen ein besseres Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht, eine bessere Korrosionsbeständigkeit und eine bessere Biokompatibilität. Allerdings ist Ti64ELI auch teurer.
F: Welche Nachbearbeitung ist bei Ti64ELI AM Teilen erforderlich?
A: AM-Teile benötigen möglicherweise heißisostatisches Pressen (HIP), Wärmebehandlungen und maschinelle Bearbeitung, um die erforderlichen Abmessungen, Oberflächengüte und Materialeigenschaften zu erreichen.
F: Können Ti64ELI-Teile für Reparaturen oder Verbindungen geschweißt werden?
A: Ja, Ti64ELI lässt sich hervorragend schweißen. Ti64ELI-Teile können mit Laser-, Elektronenstrahl- und Lichtbogenschweißen geschweißt werden. Um Oxidation zu vermeiden, ist eine geeignete Abschirmung erforderlich.
Schlussfolgerung
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass Titanpulver Ti64ELI eine hervorragende Kombination aus hoher Festigkeit, geringem Gewicht, Korrosionsbeständigkeit, Biokompatibilität, Verarbeitbarkeit und Wärmebehandelbarkeit bietet. Seine Anwendungen erstrecken sich auf die Bereiche Luft- und Raumfahrt, Medizin, Automobil, Chemie und Konsumgüter. Mit der additiven Fertigung können komplexe Ti64ELI-Teile direkt aus CAD-Daten in 3D gedruckt werden, um leichte Strukturbauteile auf Abruf zu produzieren. Allerdings ist Ti64ELI teurer als Ti64 und schwierig zu bearbeiten. Insgesamt bietet Ti64ELI Möglichkeiten, die über die Grenzen herkömmlicher Titanlegierungen hinausgehen.
