TC4 ELI-Pulver

TC4 ELI-Pulver, auch bekannt als Titanium 6Aluminum 4Vanadium ELI-Pulver, ist ein fortschrittliches Titanlegierungspulver, das in verschiedenen Hochleistungsanwendungen eingesetzt wird. Dieser Leitfaden bietet einen umfassenden Überblick über TC4 ELI-Pulver, seine Eigenschaften, Anwendungen, Lieferanten, Sorten und Vergleiche mit anderen Titanpulvern.

Überblick über das TC4 ELI-Pulver

 

 

TC4 ELI-Pulver ist eine hochreine ELI-Variante der TC4-Titanlegierung mit 6% Aluminium, 4% Vanadium und geringen Mengen an Eisen und Sauerstoff.

Im Vergleich zu anderen Titanlegierungen bietet TC4 ELI eine hervorragende Kombination aus hoher Festigkeit, geringem Gewicht, hervorragender Korrosionsbeständigkeit und Biokompatibilität. Die Sorte ELI gewährleistet maximale Duktilität und Zähigkeit.

TC4 ELI eignet sich für die additive Fertigung, den Metallspritzguss und andere pulvermetallurgische Anwendungen. Seine feinen Pulver ermöglichen komplexe Geometrien und dünne Wände in 3D-gedruckten oder gesinterten Teilen.

Die wichtigsten Eigenschaften und Merkmale von TC4 ELI-Pulver:

TC4 ELI Pulvereigenschaften

Eigentum	Beschreibung
Zusammensetzung	6% Al, 4% V, 0,08% max Fe, 0,13% max O
Dichte	4,43 g/cc
Schmelzpunkt	1604°C
Stärke	895-930 MPa Höchstzugkraft
Duktilität	10-15% Dehnung
Ermüdungsfestigkeit	500-550 MPa
Elastizitätsmodul	110 GPa
Wärmeleitfähigkeit	6,7 W/m-K
Elektrischer spezifischer Widerstand	178 μΩ-cm
Wärmeausdehnungskoeffizient	8,9 μm/m-°C

TC4 ELI bietet ein optimales Verhältnis von hoher Festigkeit zu Gewicht, Bruchzähigkeit, Ermüdungsfestigkeit und Korrosionsbeständigkeit. Der hohe Aluminium- und Vanadiumgehalt trägt zur Erzielung einer hohen Festigkeit durch Mischkristallverfestigung und Ausscheidungshärtung durch Wärmebehandlung bei.

Der niedrige Zwischengitteranteil sorgt für eine verbesserte Duktilität und Bruchzähigkeit im Vergleich zur Standardsorte TC4. Der Sauerstoffgehalt ist auf maximal 0,13% begrenzt, um Versprödung zu vermeiden. Auch der Eisengehalt ist begrenzt.

Insgesamt eignen sich die Eigenschaften von TC4 ELI für kritische Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, im Verteidigungsbereich, im Motorsport, in der Medizin, in der Öl- und Gasindustrie und in anderen Bereichen.

Anwendungen und Einsatzmöglichkeiten von TC4 ELI-Pulver

TC4 ELI-Pulver wird zur Herstellung von Hochleistungsteilen mittels additiver Fertigung, Metall-Spritzguss, heißisostatischem Pressen und anderen pulvermetallurgischen Verfahren verwendet.

Einige der wichtigsten Anwendungen und Verwendungszwecke von TC4 ELI-Pulver sind:

Anwendungen von TC4 ELI-Pulver

Bereich	Anwendungen
Luft- und Raumfahrt	Flugzeugstrukturen, Triebwerkskomponenten, Weltraumträgersysteme
Implantate	Orthopädische Implantate, Zahnimplantate, kieferorthopädische Implantate
Automobilindustrie	Motorsportkomponenten, Räder für Turbolader
Industriell	Hardware für die Schifffahrt, Teile für Offshore-Bohrungen, Ventile, Pumpen
Energie	Bohrlochkopfkomponenten, Bohrlochwerkzeuge, Pipelines
Verteidigung	Ballistische Panzerung, Waffenkomponenten, Schutzausrüstung

In der Luft- und Raumfahrt eignet sich TC4 ELI aufgrund seines hohen Verhältnisses zwischen Festigkeit und Gewicht für flugkritische statische und rotierende Komponenten in Flugzeugzellen, Turbinen, Fahrwerken usw. Die Teile können 3D-gedruckt oder endkonturnah gesintert werden.

Im medizinischen Bereich ermöglichen die Biokompatibilität und die Korrosionsbeständigkeit von TC4 ELI die Verwendung für orthopädischen Gelenkersatz und Zahnimplantate. Es können Hüftschäfte, Knieimplantate und Schädelplatten hergestellt werden.

Für den Motorsport kann TC4 ELI leichtere und stärkere Komponenten wie Pleuelstangen, Einlassventile, Turboladerräder, Antriebswellen und Fahrwerksteile herstellen.

Bei Öl- und Gasanwendungen wird TC4 ELI wegen seiner Beständigkeit gegen korrosive Umgebungen gewählt. Es kann zur Herstellung von Bohrlochkopfbeschlägen, Ventilen, Pumpen und Verbrauchsmaterialien wie Hülsen, Stopfen, Kugeln und Sitzen verwendet werden.

Im Verteidigungssektor wird TC4 ELI zur Herstellung von ballistischen Panzerplatten verwendet, die Kugeln und Schrapnelle aufhalten und gleichzeitig das Gewicht minimieren. Andere militärische Anwendungen umfassen Teile für die Luftfahrt und Waffenkomponenten wie Läufe, Empfänger, Schienen, Abzüge usw.

Insgesamt ermöglicht TC4 ELI-Pulver leichte, leistungsstarke Metallteile in sicherheitskritischen Branchen, indem es die neuesten Fertigungstechniken nutzt.

Spezifikationen von TC4 ELI-Pulver

TC4 ELI-Pulver ist in verschiedenen Größenverteilungen, auch als Partikelgrößenbereiche bekannt, im Handel erhältlich. Die Morphologie des Pulvers kann kugelförmig, eckig oder eine Mischung sein.

Typische Spezifikationen für TC4 ELI-Pulver sind:

TC4 ELI-Pulver Spezifikationen

Parameter	Einzelheiten
Partikelgrößenbereich	15-45 Mikrometer, 45-105 Mikrometer, 105-250 Mikrometer
Partikelform	Sphärisch, eckig, gemischt
Größenverteilung	D10, D50, D90 Werte
Scheinbare Dichte	2,5-3,5 g/cc
Zapfstellendichte	3,5-4,5 g/cc
Durchflussmenge	Messung mit Hall-Durchflussmesser
Chemische Analyse	Al, V, Fe, O, N, C, H, Ti
Losnummer	Für die Rückverfolgbarkeit
Verpackung	Fläschchen, Gläser bis zu 25 kg

Feinere Partikelgrößenverteilungen von 15-45 Mikrometern werden für den Druck komplexer Geometrien und für glatte Oberflächen bevorzugt. Größere Partikelgrößen über 100 Mikrometer ermöglichen schnellere Aufbauraten.

Sphärische Pulver verbessern die Fließfähigkeit, die Packungsdichte und das Sinterverhalten. Eckige und gemischte Pulver bieten eine bessere mechanische Adhäsion zwischen den Partikeln.

Schein- und Klopfdichte bestimmen die Menge des Pulvers, die erforderlich ist, um ein bestimmtes Volumen zu füllen. Die Fließgeschwindigkeit gibt an, wie leicht sich das Pulver beim Drucken oder Spritzgießen dosieren lässt.

Die chemische Analyse bestätigt, dass die elementare Zusammensetzung den Qualitätsanforderungen entspricht. Chargennummern ermöglichen die Rückverfolgbarkeit für die Qualitätskontrolle. Durch eine geeignete Verpackung bleibt die Unversehrtheit des Pulvers während der Handhabung und Lagerung erhalten.

Sorten von TC4 ELI-Pulver

TC4 ELI-Pulver wird in verschiedenen Qualitäten hergestellt, indem die Nachbearbeitungsmethode nach der Gasverdüsung variiert wird. Dies wirkt sich auf das Mikrogefüge und die mechanischen Eigenschaften aus.

Zu den wichtigsten Klassen gehören:

TC4 ELI-Pulver-Sorten

Klasse	Beschreibung
As-atomisiert	Keine Nachbearbeitung nach der Gaszerstäubung
Geglüht	Wärmebehandlung zum Abbau von Eigenspannungen
Heißisostatisch gepresst	Konsolidiert bei hoher Temperatur und hohem Druck
Plasma gesintert	Schnell gesintert durch Plasmaentladung
ISO-S	Durch Gaszerstäubung hergestelltes kugelförmiges Pulver

Die unzerstäubte Qualität enthält Restspannungen aus der schnellen Erstarrung. Durch das Ausglühen werden diese Spannungen beseitigt und das Pulver lässt sich beim Drucken oder Formen leichter verarbeiten.

Hipping und Plasmasintern erhöhen die Dichte und verbessern das Mikrogefüge und die mechanischen Eigenschaften der fertigen Teile.

Die sphärische Qualität (ISO-S) bietet eine bessere Fließfähigkeit und Packungsdichte für den hochwertigen 3D-Druck.

Die geeignete TC4 ELI-Pulversorte wird auf der Grundlage des spezifischen additiven Fertigungs- oder Pulvermetallurgieverfahrens ausgewählt.

Lieferanten von TC4 ELI-Pulver

TC4 ELI-Pulver wird sowohl von führenden Metallpulverherstellern als auch von spezialisierten Anbietern von Pulver für die additive Fertigung geliefert. Einige der wichtigsten Lieferanten sind:

TC4 ELI-Pulver Lieferanten

Unternehmen	Land
AP&C	Kanada
Tischlertechnik	USA
Sandvik	Schweden
Praxair	USA
TLS Technik	Deutschland
AMETEK	USA
LPW-Technologie	UK
CNPC-Pulver-Gruppe	China

Diese Unternehmen stellen TC4 ELI-Pulver durch Gasverdüsung her und kontrollieren die Partikelgrößenverteilung genau. Einige Anbieter bieten auch kundenspezifische Nachbearbeitungen wie Glühen, Hippen und Sintern an, um die Pulvereigenschaften zu verbessern.

Hochreine Rohstoffe, strenge Qualitätskontrollen und spezielle Verpackungen tragen dazu bei, dass TC4 ELI-Pulver für kritische Anwendungen zuverlässig und konsistent ist. Große Produktionskapazitäten ermöglichen die Lieferung von TC4 ELI-Pulver in großen Mengen.

Preisgestaltung für TC4 ELI-Pulver

Als fortschrittliche Titanlegierung ist TC4 ELI-Pulver teurer als Basis-Titanlegierungen wie Ti-6Al-4V. Die Preise hängen ab von:

• Partikelgrößenbereich
• Auftragsvolumen
• Zusätzliche Verarbeitung/Qualität
• Reinheitsgrad
• Geografischer Standort

Einige indikative Preisspannen:

TC4 ELI Pulver Preisgestaltung

Partikelgröße	Preis pro kg
15-45 Mikrometer	$80 – $120
45-105 Mikrometer	$60 – $90
105-250 Mikrometer	$40 – $70

Im Allgemeinen sind die Preise für kleinere Partikelgrößen höher, da die Gaszerstäubung besser kontrolliert werden kann. Kleinere Chargen kosten auch mehr pro Kilogramm im Vergleich zu Großaufträgen.

Geografisch gesehen sind die Preise für in China hergestelltes TC4 ELI-Pulver niedriger als für europäisches/amerikanisches Pulver. Allerdings kann die Qualitätskontrolle variieren.

Mit der zunehmenden Verbreitung der additiven Fertigung sind die Preise für TC4 ELI-Pulver zwar gesunken, liegen aber immer noch über denen für herkömmliche Titanlegierungen. Langfristige Vereinbarungen und Großaufträge können helfen, wettbewerbsfähige Preise zu sichern.

TC4 ELI-Pulver im Vergleich zu anderen Titanlegierungen

TC4 ELI bietet gegenüber anderen gängigen Titanlegierungen wie Ti-6Al-4V Vorteile in Bezug auf Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit.

Vergleich von TC4 ELI mit anderen Titanlegierungen

Legierung	Stärke	Zähigkeit	Korrosionsbeständigkeit	Kosten
Ti-6Al-4V	Mittel	Mittel	Mittel	Niedrig
Ti-6Al-7Nb	Mittel	Mittel	Hoch	Mittel
Ti-555 (Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr)	Sehr hoch	Niedrig	Mittel	Hoch
TC4 ELI (Ti-6Al-4V-0,08Fe-0,13O)	Sehr hoch	Hoch	Sehr hoch	Hoch

Die wichtigsten Vorteile von TC4 ELI gegenüber anderen Titanlegierungen:

• Höhere Festigkeit als Ti-6Al-4V und Ti-6Al-7Nb
• Überlegene Bruchzähigkeit und Duktilität gegenüber Ti-555
• Ausgezeichnete Korrosionsbeständigkeit in rauen Umgebungen
• Behält seine Eigenschaften bei extremen Temperaturen besser bei
• Geringere Dichte als Stahllegierungen
• Bessere Biokompatibilität als nichtrostende Stähle
• Kann für farbige Oberflächen anodisiert werden

Zu den Einschränkungen von TC4 ELI gehören:

• Höhere Kosten als Ti-6Al-4V
• Schwieriger zu bearbeiten als Ti-6Al-4V
• Anfällig für Abrieb gegen sich selbst
• Nicht schweißbar durch konventionelles Schmelzschweißen
• Immer noch schwerer als Aluminiumlegierungen

Insgesamt macht die Kombination aus außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften, Korrosionsbeständigkeit, geringer Dichte und Biokompatibilität TC4 ELI trotz seiner höheren Kosten zu einem fortschrittlichen Material der Wahl für kritische Anwendungen.

Häufig gestellte Fragen zum TC4 ELI-Pulver

Hier finden Sie Antworten auf einige häufig gestellte Fragen zum TC4 ELI-Pulver:

FAQs über TC4 ELI-Pulver

F: Wofür steht das ELI im TC4 ELI-Pulver?

A: ELI steht für extra niedriger interstitieller Gehalt. Es bezieht sich auf den minimalen Gehalt an Sauerstoff und Eisen in der Pulverzusammensetzung.

F: Welche Partikelgröße von TC4 ELI-Pulver ist ideal?

A: 15-45 Mikron Pulver eignen sich am besten für den Druck von feinen Merkmalen und dünnen Wänden. 45-105 Mikron ermöglichen schnellere Aufbauraten, aber eine geringere Auflösung.

F: Welche Nachbearbeitungsmethoden können für TC4 ELI-Pulver verwendet werden?

A: Glühen, heißisostatisches Pressen, Plasmasintern und die Herstellung kugelförmiger Pulver verbessern die Pulvereigenschaften.

F: Ist TC4 ELI-Pulver besser als Ti-6Al-4V für den 3D-Druck?

A: Ja, TC4 ELI hat eine höhere Festigkeit und Zähigkeit im Vergleich zu Ti-6Al-4V im unbedruckten und nachbehandelten Zustand.

F: Muss TC4 ELI-Pulver nach der additiven Fertigung heißisostatisch gepresst werden?

A: Das HIP-Verfahren kann interne Poren beseitigen und die Ermüdungsfestigkeit verbessern. Für unkritische Teile kann jedoch das gedruckte TC4 ELI ausreichend sein.

F: Welche Präzision kann mit TC4 ELI-Pulver beim 3D-Druck von Metall erreicht werden?

A: Toleranzen von ±0,1% sind für TC4 ELI gedruckte Teile möglich, abhängig vom verwendeten AM-Prozess.

F: Können TC4 ELI-Teile nach dem 3D-Druck bearbeitet werden?

A: Ja, aber TC4 ELI ist schwierig zu bearbeiten und erfordert aufgrund seiner Härte eine starre Einrichtung und scharfe Werkzeuge.

F: Welche Oberflächenbehandlung ist für TC4 ELI AM-Teile möglich?

A: Die Rauheit der Oberfläche nach dem Druck variiert je nach Verfahren, aber Nachbearbeitungsschritte wie Schleifen, Erodieren und Polieren ermöglichen glatte, feine Oberflächen.

Schlussfolgerung

TC4 ELI-Pulver besitzt eine außergewöhnliche Kombination aus hoher Festigkeit, Zähigkeit und Korrosionsbeständigkeit dank seiner Legierungszusammensetzung aus 6% Aluminium, 4% Vanadium, 0,08% Eisen und 0,13% Sauerstoff mit geringem Zwischengitteranteil.

Mit seiner Fähigkeit, leichte, hochleistungsfähige Metallkomponenten für kritische Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik, dem Energiesektor und dem Verteidigungssektor herzustellen, bietet TC4 ELI einzigartige Möglichkeiten, die andere Titanlegierungen nicht bieten können.

TC4 ELI-Pulver hat die Konstruktionsmöglichkeiten für technische Teile der nächsten Generation unter Verwendung der neuesten additiven Fertigungs- und Pulvermetallurgieverfahren erweitert. Da das Pulverangebot zunimmt und die Kosten weiter sinken, wird erwartet, dass die Verwendung von TC4 ELI in allen Branchen weiter zunimmt und neue Leistungsniveaus eröffnet.