Komposisi Serbuk Paduan TiNbZrSn

Serbuk paduan TiNbZrSn terdiri dari elemen-elemen berikut:

Elemen	Berat %
Titanium (Ti)	35-40%
Niobium (Nb)	35-40%
Zirkonium (Zr)	5-10%
Timah (Sn)	5-10%

Kombinasi yang tepat antara titanium, niobium, zirkonium, dan timah menghasilkan paduan dengan kekuatan, kekerasan, dan elastisitas yang luar biasa dibandingkan dengan paduan konvensional. Kandungan niobium khususnya secara signifikan meningkatkan performa mekanis.

Dengan mengontrol rasio logam penyusunnya secara cermat, sifat-sifat serbuk paduan dapat dioptimalkan untuk berbagai aplikasi yang memerlukan karakteristik kekuatan-terhadap-berat yang tinggi, ketahanan terhadap korosi, biokompatibilitas, atau daya tahan suhu tinggi.

Sifat Serbuk Paduan TiNbZrSn

Serbuk paduan TiNbZrSn menunjukkan sifat luar biasa berikut ini:

Properti	Deskripsi
Kekuatan tinggi	Menghasilkan kekuatan lebih dari 1400 MPa, setara dengan paduan kedirgantaraan yang canggih
Kepadatan rendah	Kepadatan sekitar 6,5 g/cm3, jauh lebih rendah dari baja
Elastisitas yang sangat baik	Modulus Young sekitar 100 GPa, memungkinkan fleksibilitas
Kekerasan tinggi	Kekerasan Vickers lebih dari 450 HV, ketahanan abrasi yang lebih baik daripada baja tahan karat
Ketahanan korosi yang baik	Tahan terhadap korosi di lingkungan yang keras
Biokompatibilitas	Tidak beracun dan cocok untuk implan medis
Titik leleh tinggi	Meleleh di atas 2500 ° C sehingga layak untuk aplikasi suhu tinggi

Kombinasi kekuatan tinggi, bobot rendah, kekerasan, dan elastisitas jarang terjadi dan menjadikan TiNbZrSn bahan yang sangat serbaguna. Ini mengungguli paduan konvensional seperti baja tahan karat di berbagai properti.

Produksi Serbuk Paduan TiNbZrSn

Serbuk paduan TiNbZrSn dapat diproduksi dengan menggunakan metode lanjutan berikut:

Metode	Deskripsi
Atomisasi gas	Paduan cair disemprotkan ke dalam tetesan halus yang mengeras menjadi bubuk
Proses elektroda berputar plasma (PREP)	Elektroda berputar dengan cepat dalam busur plasma untuk hancur menjadi bubuk
Hidrida-dehidrida (HDH)	Paduan dihidrogenasi, dihancurkan secara mekanis menjadi bubuk, kemudian dihilangkan hidrogennya

Atomisasi gas memungkinkan kontrol atas distribusi ukuran partikel dan menghasilkan bubuk bulat yang halus yang ideal untuk pembuatan aditif. Metode PREP dan HDH memungkinkan produksi ekonomis bubuk tidak beraturan yang cocok untuk pengepresan dan sintering.

Komposisi paduan dapat dipertahankan secara tepat dalam proses produksi serbuk ini, memastikan sifat yang konsisten. Atmosfer gas inert dengan kemurnian tinggi mencegah kontaminasi.

Aplikasi Serbuk Paduan TiNbZrSn

Berkat sifat materialnya yang seimbang, bubuk paduan TiNbZrSn digunakan dalam aplikasi berikut:

Industri	Aplikasi
Dirgantara	Komponen mesin pesawat dan roket, sistem ruang angkasa
Otomotif	Pegas katup, pengencang, aktuator
Medis	Implan, prostetik, perangkat
Pertahanan	Baju besi, amunisi, balistik
Manufaktur aditif	Komponen cetak 3D dengan kekuatan tinggi
Pemrosesan kimia	Bejana tahan korosi, perpipaan

Kombinasi kekuatan, kekerasan, dan biokompatibilitas membuat TiNbZrSn cocok untuk perangkat implan penahan beban seperti sendi pinggul dan lutut. Ketahanan korosinya cocok untuk aplikasi angkatan laut yang terpapar air laut. Dan daya tahan suhu tinggi merupakan keuntungan dalam mesin jet dan turbin.

Dibandingkan dengan paduan konvensional, TiNbZrSn memungkinkan komponen yang lebih ringan, lebih kuat, dan lebih tahan lama sehingga memberikan keunggulan dalam industri yang menuntut.

Spesifikasi Serbuk Paduan TiNbZrSn

Serbuk paduan TiNbZrSn tersedia secara komersial dalam spesifikasi berikut:

Atribut	Detail
Ukuran partikel	15-45 mikron, 45-106 mikron, 106-250 mikron
Bentuk partikel	Bulat, tidak beraturan
Kemurnian	Hingga 99,9%
Kandungan oksigen	Di bawah 2000 ppm
Nilai bubuk	Kelas 5, 23, 23 ELI
Formulir pasokan	Serbuk lepas, bentuk awal yang disinter

Tersedia bubuk bulat yang dikabutkan dengan gas dan bubuk tidak beraturan dari HDH atau PREP. Serbuk 15-45 mikron yang lebih kecil cocok untuk pembuatan aditif yang membutuhkan aliran dan pengemasan yang baik. Serbuk 106-250 mikron yang lebih besar biasanya ditekan dan disinter.

Standar seperti ASTM F1805 dan ISO 5832 memberikan batas komposisi dan sifat yang diperlukan untuk bubuk ELI kelas 23 biomedis. Komposisi paduan khusus dan ukuran partikel juga dapat diproduksi untuk memenuhi persyaratan aplikasi.

Pemasok Bubuk Paduan TiNbZrSn

Beberapa pemasok global terkemuka bubuk paduan TiNbZrSn meliputi:

Pemasok	Lokasi
AMETEK	AMERIKA SERIKAT
Bubuk CNPC	Cina
GKN Hoeganaes	Eropa
Teknologi LPW	INGGRIS
Sandvik Osprey	INGGRIS

Pemasok terkemuka seperti ini memiliki fasilitas produksi bubuk internal yang canggih dengan menggunakan proses atomisasi gas atau hidrida-dehidrida. Mereka dapat menyediakan berbagai distribusi ukuran partikel dan menyesuaikan komposisi paduan sesuai kebutuhan.

Jumlah prototipe batch kecil hingga volume komersial yang besar tersedia. Kontrol dan pengujian kualitas yang ketat diterapkan oleh pemasok untuk memastikan bubuk memenuhi spesifikasi.

Harga Serbuk Paduan TiNbZrSn

Sebagai paduan khusus yang canggih, bubuk TiNbZrSn memiliki harga premium:

Kelas Bubuk	Kisaran Harga
Kelas 5	$350-$500 per kg
Kelas 23	$450-$650 per kg
Kelas 23 ELI	$550-$750 per kg

Harga tergantung pada jumlah pesanan, distribusi ukuran partikel, bentuk, dan komposisi. Jumlah yang lebih kecil dari bubuk bulat halus lebih mahal. Serbuk yang tidak beraturan dan ukuran batch yang lebih besar menawarkan penghematan biaya.

Harganya beberapa kali lebih tinggi daripada paduan umum seperti bubuk baja tahan karat 316L. Namun, sifat-sifat superior membenarkan biaya yang lebih tinggi untuk aplikasi kritis yang membutuhkan kinerja maksimal.

Penanganan Serbuk Paduan TiNbZrSn

Untuk menangani bubuk paduan TiNbZrSn dengan aman:

• Simpan wadah tertutup di tempat yang sejuk dan kering untuk mencegah oksidasi dan hidrasi
• Hindari tumpahan untuk mencegah akumulasi bubuk yang dapat menimbulkan bahaya ledakan
• Menggiling semua peralatan penanganan bubuk dan kapal pengangkut
• Kenakan sarung tangan dan pelindung pernapasan saat menangani bubuk
• Gunakan alat yang tidak menimbulkan percikan api dan sistem vakum dengan selimut gas inert
• Gunakan ventilasi dan ekstraksi asap di titik sumber jika diperlukan

Ukuran partikel yang halus membuat bubuk TiNbZrSn mudah terbakar saat didispersikan. Penanganan yang hati-hati dengan mengikuti protokol keselamatan sangat penting. Penanganan kotak sarung tangan otomatis dan sistem penahanan direkomendasikan.

Inspeksi Serbuk Paduan TiNbZrSn

Serbuk paduan TiNbZrSn harus diperiksa:

Parameter	Metode	Kriteria Penerimaan
Distribusi ukuran partikel	Difraksi laser, pengayakan	Memenuhi rentang yang ditentukan
Bentuk partikel	Pencitraan SEM	Permukaan yang bulat dan halus
Kimia partikel	EDX/EDS, ICP-OES	Sesuai dengan komposisi yang ditentukan
Oksigen/nitrogen	Fusi gas inert	Di bawah 2000 ppm oksigen
Kepadatan yang tampak	Pengukur aliran aula	Aliran yang lebih baik untuk kepadatan yang lebih tinggi
Laju aliran	Pengukur aliran aula	Mengalir secara bebas melalui aperture

Pengujian ini memastikan serbuk memenuhi spesifikasi untuk ukuran, bentuk, kimia, kebersihan, dan kemampuan mengalir yang diperlukan untuk penggunaan AM atau press-and-sinter.

Pengujian Serbuk Paduan TiNbZrSn

Pengujian lebih lanjut berikut ini dapat dilakukan untuk memenuhi syarat bubuk paduan TiNbZrSn:

Tes	Metode	Tujuan
Kompresibilitas	Pengepresan uniaksial	Menilai respons pemadatan
Kekuatan hijau	Kekuatan pecah melintang	Mengukur kekuatan sebelum sintering
Kepadatan setelah sintering	Pengukuran dimensi	Memastikan konsolidasi penuh
Struktur mikro	Mikroskop optik, SEM	Menilai peleburan, porositas, butiran
Kekerasan	Tes Vickers/Rockwell	Verifikasi sifat mekanis
Kekuatan tarik	ASTM E8	Mengukur UTS, hasil, perpanjangan

Pengujian sampel yang dikompresi dan disinter dilakukan secara hati-hati untuk memastikan kemampuan proses serbuk dan sifat mekanik akhir dibandingkan dengan persyaratan desain.

Pro dan Kontra Serbuk Paduan TiNbZrSn

Keuntungan	Kekurangan
Rasio kekuatan-terhadap-berat yang luar biasa	Mahal dibandingkan dengan paduan umum
Elastisitas yang lebih tinggi dari paduan kekuatan tinggi lainnya	Keuletan yang lebih rendah dari paduan titanium
Kekerasan dan ketahanan aus yang luar biasa	Membutuhkan penanganan yang hati-hati karena reaktivitas
Tahan terhadap korosi di lingkungan yang keras	Sulit untuk dikerjakan dengan mesin dan digiling
Biokompatibel untuk penggunaan medis	Pemasok dan ketersediaan yang terbatas
Tahan terhadap suhu yang sangat tinggi	Membutuhkan pengepresan isostatik panas untuk konsolidasi penuh

Untuk aplikasi kritis di mana kinerja lebih penting daripada biaya, bubuk paduan TiNbZrSn memberikan sifat yang tak tertandingi oleh paduan lainnya. Keterbatasan utama adalah biaya dan ketersediaan.

Membandingkan TiNbZrSn dengan Paduan Lain

Bagaimana TiNbZrSn dibandingkan dengan bubuk paduan berkinerja tinggi lainnya?

Versus baja tahan karat:

• Kekuatan 2x lebih tinggi
• Kepadatan 70% lebih rendah
• Kekerasan 5x lebih tinggi
• Ketahanan korosi yang lebih baik

Versus paduan titanium:

• 50% elastisitas yang lebih tinggi
• Kekerasan 20% yang lebih tinggi
• Ketahanan mulur yang lebih baik
• Keuletan yang lebih rendah

Versus paduan kobalt-krom:

• Kepadatan yang lebih rendah
• Tidak ada efek toksik
• Suhu layanan yang lebih tinggi
• Ketangguhan yang lebih rendah

Versus superalloy berbasis Ni:

• Pemrosesan yang lebih mudah
• Biaya lebih rendah
• Kemampuan suhu yang lebih rendah
• Kekuatan mulur yang lebih rendah

Jadi TiNbZrSn menghadirkan keseimbangan optimal dari sifat-sifat yang tidak ditemukan pada paduan lain, sehingga cocok untuk aplikasi yang paling menuntut.

Wawasan Penggunaan Serbuk Paduan TiNbZrSn

Berikut adalah beberapa wawasan utama tentang penggunaan TiNbZrSn secara efektif:

• Serbuk yang diatomisasi gas dengan aliran distribusi ukuran partikel yang terkendali dan kemasan yang terbaik untuk AM
• Serbuk yang tidak beraturan membutuhkan tekanan yang lebih tinggi untuk pemadatan dan sintering
• Pengepresan isostatik panas membantu mencapai densitas dan sifat maksimum
• Anil dapat digunakan untuk menyesuaikan keuletan dan ketangguhan sesuai kebutuhan
• Suku cadang yang hampir berbentuk jaring meminimalkan pemesinan yang mahal untuk komponen yang disinter
• Perawatan permukaan meningkatkan ketahanan aus untuk aplikasi kontak geser
• Penggabungan material yang berbeda dengan TiNbZrSn membutuhkan pemilihan proses yang sesuai
• Kualifikasi dan pengujian pemasok yang ketat membantu memastikan kualitas dan kinerja bubuk

Memahami hubungan pemrosesan-struktur-mikro-properti adalah penting untuk memanfaatkan potensi penuh dari paduan yang luar biasa ini.

Pertanyaan yang Sering Diajukan

Berikut adalah beberapa FAQ umum tentang bubuk paduan TiNbZrSn:

T: Apakah bubuk TiNbZrSn kompatibel dengan pencetakan 3D?

J: Ya, TiNbZrSn yang dikabutkan gas dengan ukuran partikel terkontrol dan kebulatan yang tinggi dapat digunakan untuk fusi unggun serbuk dan proses AM deposisi energi terarah. Parameter perlu dioptimalkan untuk mencapai kepadatan tinggi.

T: Berapa ukuran partikel yang terbaik untuk manufaktur aditif?

J: Direkomendasikan 15-45 mikron, untuk memastikan aliran dan pengemasan bubuk yang baik. Ukuran yang lebih besar hingga 106 mikron juga sudah berhasil dicetak untuk sebagian aplikasi yang memerlukan lapisan yang lebih tebal.

T: Apakah TiNbZrSn memerlukan pengepresan isostatik panas setelah AM?

J: HIP membantu memaksimalkan kepadatan, menghilangkan pori-pori internal, dan meningkatkan sifat mekanik. Tetapi untuk beberapa aplikasi yang tidak terlalu menuntut, komponen TiNbZrSn yang dicetak dapat memenuhi persyaratan tanpa HIP.

T: Dapatkah Anda mengerjakan dan menggiling paduan TiNbZrSn?

J: Ya, tetapi memerlukan penyetelan yang kaku, cairan pendingin bertekanan tinggi, pahat karbida yang tajam, dan bahan abrasif yang halus. Laju dan kecepatan pemakanan harus lebih rendah daripada paduan konvensional karena kekerasannya.

T: Apakah TiNbZrSn cocok untuk implan biomedis?

J: Ya, ini telah digunakan untuk pelat tulang, implan pinggul dan lutut berkat biokompatibilitas, modulus rendah dan kekuatan tinggi yang ideal untuk perangkat penahan beban. Serbuk ELI kelas 23 memberikan kemurnian yang dibutuhkan.

T: Apa saja aplikasi umum untuk paduan TiNbZrSn?

J: Komponen kedirgantaraan seperti roda pendaratan, pegas dan pengencang otomotif, implan biomedis, pelat baja, turbin pembangkit listrik, dan perkakas untuk pencetakan dan pencetakan lembaran logam.

Kesimpulan

Singkatnya, bubuk paduan TiNbZrSn menawarkan kekuatan luar biasa yang digabungkan dengan kepadatan, elastisitas, dan kekerasan yang rendah tidak seperti paduan konvensional atau canggih lainnya. Meskipun biayanya lebih tinggi, banyak aplikasi kinerja kritis yang membenarkan biaya di mana sifat material yang dioptimalkan adalah yang terpenting. Dengan ketersediaan yang diperluas dan inovasi yang berkelanjutan, kemampuan unik TiNbZrSn akan dimanfaatkan di lebih banyak industri di tahun-tahun mendatang.