Bubuk TiAl2

Paduan TiAl2 dianggap sebagai material canggih yang cocok untuk aplikasi di industri kedirgantaraan, otomotif, kelautan, kimia, dan pembangkit listrik di mana kondisi operasi menuntut kinerja tinggi di bawah tekanan termal dan mekanis.

Beberapa karakteristik utama dari bubuk TiAl2 meliputi:

Komposisi Serbuk TiAl2

Komposisi	Berat %
Titanium (Ti)	65-67%
Aluminium (Al)	31-32%
Vanadium (V)	1-2%
Unsur-unsur lain (Cr, Nb, Mo, Si, Fe, O, N, C)	<1%

Properti Bubuk TiAl2

Properti	Detail
Kepadatan	3,7-4,1 g/cm3
Titik leleh	1460°C
Konduktivitas termal	~ 24 W / m.K
Resistivitas listrik	134-143 μΩ.cm
Modulus Young	170-180 GPa
Rasio Poisson	0.25-0.34
Koefisien ekspansi termal	11-13 x 10-6 K-1

Karakteristik Serbuk TiAl2

Karakteristik	Deskripsi
Bentuk partikel	Bulat, butiran
Ukuran partikel	15-45 μm
Kemurnian	≥99.5%
Kandungan oksigen	≤0,15%
Kandungan nitrogen	≤0,05%
Kandungan hidrogen	≤0,015%
Kepadatan yang tampak	≥90% dari kepadatan teoritis
Kemampuan mengalir	Luar biasa

Aplikasi dan Penggunaan Serbuk TiAl2

Aplikasi Bubuk TiAl2

Industri	Aplikasi	Komponen
Dirgantara	Mesin jet, badan pesawat	Bilah turbin, bagian knalpot, roda pendaratan
Otomotif	Turbocharger, katup, pegas	Roda turbin, katup buang, pegas katup
Bahan kimia	Reaktor, penukar panas	Bagian dalam reaktor, tabung perpindahan panas
Pembangkit listrik	Turbin gas	Bilah turbin, kaleng pembakaran
Kelautan	Baling-baling, poros	Bilah baling-baling, poros penggerak

Kekuatan yang sangat baik, ketahanan mulur, dan ketahanan oksidasi dari paduan TiAl2 pada suhu tinggi membuat material ini cocok untuk:

• Komponen mesin turbin gas berkinerja tinggi seperti blade, nozel, dan burner
• Komponen turbocharger yang terpapar gas buang panas
• Katup dan komponen katup pada mesin pembakaran internal
• Tabung berdinding tipis dan perpipaan yang menangani bahan kimia atau gas reaktif pada suhu tinggi
• Komponen kelautan seperti baling-baling dan poros penggerak yang beroperasi di dalam air laut

Kepadatan yang rendah berkontribusi pada penghematan berat pada komponen yang berputar dalam aplikasi kedirgantaraan dan otomotif. Ketahanan korosi yang baik memungkinkan penggunaan di lingkungan kimia yang bersifat asam atau basa.

Spesifikasi dan Standar

Spesifikasi Bubuk TiAl2

Parameter	Spesifikasi
Kemurnian	≥99.5% TiAl2
Kandungan oksigen	≤0,15%
Kandungan nitrogen	≤0,05%
Kandungan hidrogen	≤0,015%
Ukuran partikel	15-45 μm
Kepadatan yang tampak	≥90% dari teoritis
Luas permukaan spesifik	0,1-0,4 m2 / g
Morfologi	Bulat

Nilai Bubuk TiAl2

Kelas	Elemen Paduan	Karakteristik
TiAl2	–	Dasar tanpa paduan
TiAl2Cr	Kromium	Kekuatan yang lebih tinggi
TiAl2V	Vanadium	Peningkatan kemampuan kerja
TiAl2Nb	Niobium	Ketahanan mulur yang ditingkatkan

Standar

• ASTM B939 - Spesifikasi standar untuk bubuk paduan titanium aluminida untuk pelapis
• ASTM B863 - Spesifikasi standar untuk tabung mulus paduan titanium aluminida
• ISO 21344 - Spesifikasi paduan titanium aluminida

Manufaktur dan Pengolahan

Produksi Serbuk TiAl2

Metode	Detail
Atomisasi gas	Paling umum, melelehkan titanium dan aluminium, memecah aliran lelehan menggunakan nitrogen atau gas argon
Proses elektroda berputar plasma (PREP)	Menghasilkan serbuk bulat dari ingot, dengan kemurnian yang sangat tinggi
Paduan mekanis	Penggilingan bola serbuk titanium dan aluminium untuk mensintesis paduan TiAl2

Metode Konsolidasi

• Pengepresan isostatik panas (HIP)
• Sintering vakum
• Sintering plasma percikan
• Ekstrusi
• Penempaan
• Manufaktur aditif seperti laser powder bed fusion (L-PBF) dan deposisi energi langsung (DED)

Pemrosesan Sekunder

• Perlakuan termomekanik seperti pengerolan panas, ekstrusi, dan penempaan
• Perlakuan panas untuk kontrol struktur mikro
• Pemesinan untuk mencapai dimensi dan toleransi komponen akhir

Pemasok dan Harga

Pemasok Bubuk TiAl2

Pemasok	Nama Produk	Ukuran Partikel	Kemurnian	Harga per kg
AP&C	TiAl2	15-45 μm	≥99.5%	$385
Metalisis	TiAl2	10-45 μm	≥99.5%	$345
TLS	TiAl2	20-63 μm	≥99.5%	$410
Tekna	TiAl2	15-53 μm	≥99,7%	$425

Harga bervariasi dari $350-450 per kg tergantung pada kemurnian, distribusi ukuran partikel, kuantitas dan wilayah geografis. Harga yang lebih rendah dapat dinegosiasikan untuk pesanan massal di atas 100 kg.

Penanganan dan Keamanan

Penanganan Bubuk TiAl2

• Hindari kontak dengan kulit dan mata
• Kenakan peralatan pelindung - kacamata pengaman, alat bantu pernapasan, sarung tangan
• Pastikan ventilasi dan ekstraksi debu yang memadai
• Hindari sumber api dan percikan api selama penanganan
• Hindari menghirup debu bubuk - gunakan masker respirator
• Simpan wadah tertutup di tempat yang sejuk dan kering, jauh dari kelembapan

Penyimpanan Bubuk TiAl2

• Simpan dalam wadah tertutup rapat
• Gunakan wadah tahan lembab dengan pengering
• Simpan jauh dari asam, basa, dan zat pengoksidasi
• Jangka waktu penyimpanan maksimum yang disarankan adalah 1 tahun
• Putar stok untuk menggunakan bahan yang lebih tua terlebih dahulu

Keamanan Bubuk TiAl2

• Serbuk menimbulkan bahaya ledakan debu tergantung pada distribusi ukuran partikel dan lingkungan
• Melakukan analisis ukuran partikel untuk evaluasi risiko ledakan debu
• Disarankan untuk menyelimuti gas inert selama penanganan bubuk
• Peralatan arde dan meminimalkan muatan elektrostatis
• Patuhi peraturan keselamatan tempat kerja setempat untuk debu reaktif

Inspeksi dan Pengujian

Pengujian Serbuk TiAl2

Tes	Metode	Detail
Analisis komposisi	Analisis ICP-OES, GDMS, LECO	Menentukan kandungan Ti, Al, V, Cr, Fe
Distribusi ukuran partikel	Difraksi laser	Mengukur kurva distribusi ukuran
Morfologi dan struktur	SEM	Menganalisis bentuk partikel, struktur permukaan
Kepadatan yang tampak/ketukan	Pengukur aliran aula, penguji kerapatan keran	Mengukur kepadatan kemasan bubuk
Kemampuan mengalir bubuk	Pengukur aliran aula	Mengevaluasi karakteristik aliran
Analisis oksigen/nitrogen	Fusi gas inert	Mengukur tingkat pengotor O dan N
Analisis hidrogen	Fusi gas inert, LECO RH404	Menentukan kandungan hidrogen

Inspeksi Serbuk TiAl2

• Inspeksi visual untuk perubahan warna, kontaminasi
• Periksa penyegelan dan pelabelan wadah
• Verifikasi nomor lot, produsen, berat
• Konfirmasikan sertifikasi spesifikasi dari pemasok
• Melakukan pengambilan sampel untuk analisis komposisi dan pengotor
• Mengevaluasi distribusi ukuran partikel
• Menilai morfologi serbuk dan struktur mikro internal

Perbandingan Antara Paduan TiAl2, TiAl dan Ti3Al

Parameter	TiAl2	TiAl	Ti3Al
Kepadatan	Lebih rendah	Lebih tinggi	Sedang
Kekuatan	Sedang	Lebih tinggi	Lebih rendah
Daktilitas	Lebih rendah	Sedang	Lebih tinggi
Ketahanan oksidasi	Luar biasa	Bagus.	Sedang
Biaya	Sedang	Tinggi	Rendah
Penggunaan	Turbin, katup	Turbin, badan pesawat	Pegas, pengencang

Ringkasan Perbandingan

• TiAl2 memiliki ketahanan oksidasi yang lebih baik daripada paduan TiAl dan Ti3Al
• TiAl memiliki kekuatan tertinggi sementara Ti3Al memiliki keuletan suhu ruangan yang lebih besar
• TiAl2 lebih murah daripada TiAl yang mengandung aluminium yang lebih mahal
• TiAl lebih disukai untuk komponen aeroengine yang penting seperti bilah dan cakram
• Ti3Al dapat digunakan pada pegas, pengencang, dan bentuk kawat yang membutuhkan keuletan yang baik
• TiAl2 cocok untuk aplikasi suhu sedang seperti katup dan turbin otomotif

Aplikasi Paduan TiAl2

Paduan TiAl2 digunakan dalam aplikasi berkinerja tinggi di sektor kedirgantaraan, otomotif, kelautan, dan sektor lainnya.

Aplikasi Kedirgantaraan

Di ruang angkasa, paduan TiAl2 biasanya digunakan untuk:

• Bilah turbin, baling-baling, nosel pada mesin jet
• Komponen knalpot dan saluran yang terpapar gas panas
• Bagian roda dan roda pendaratan pesawat
• Pengencang ringan dan komponen badan pesawat

Kekuatan dan ketahanan mulur yang sangat baik dikombinasikan dengan kepadatan rendah membuat TiAl2 cocok untuk bagian mesin jet yang berputar yang mengalami tekanan sentrifugal tinggi pada suhu tinggi.

Ketahanan oksidasi memungkinkan penggunaan dalam sistem pembuangan dan komponen turbin bagian panas. Mengganti paduan nikel dengan TiAl2 dapat memberikan penghematan berat.

Aplikasi Otomotif

Untuk otomotif, TiAl2 digunakan dalam:

• Roda turbin turbocharger
• Katup poppet knalpot pada mesin diesel dan bensin
• Pegas katup di kepala silinder
• Batang penghubung dan komponen drivetrain

Kekuatan suhu tinggi memungkinkan penggantian superalloy pada turbin turbocharger yang terpapar suhu lebih dari 700°C dari gas buang.

Ketahanan oksidasi dan stabilitas bentuk TiAl2 memungkinkan produksi katup buang yang ringan untuk meningkatkan kinerja mesin dengan memungkinkan tekanan dan suhu puncak silinder yang lebih tinggi.

Aplikasi Industri Kimia

Komponen paduan TiAl2 dapat digunakan di pabrik kimia dan kilang untuk:

• Tabung penukar panas untuk mentransfer cairan panas
• Bejana reaktor dan peralatan proses
• Pipa yang menangani bahan kimia korosif

Ketahanan korosi di lingkungan asam dan basa memungkinkan penggunaan TiAl2 pada peralatan yang mengandung asam halogen, amina, dan bahan kimia lainnya. Tabung dan pipa berdinding tipis membantu meningkatkan efisiensi perpindahan panas.

Aplikasi Kelautan

Untuk peralatan kelautan, TiAl2 digunakan untuk fabrikasi:

• Baling-baling, poros, dan komponen propulsor
• Sistem perpipaan yang mengangkut air laut
• Pompa dan katup yang menangani air laut yang korosif

Paduan TiAl2 berkinerja baik di lingkungan air laut dibandingkan dengan paduan titanium. Mengamankan komponen propulsi pada kapal dan kapal selam dari TiAl2 memberikan daya tahan dengan massa yang lebih rendah dibandingkan dengan paduan nikel.

Pro dan Kontra dari Paduan TiAl2

Keuntungan dari Paduan TiAl2

• Ketahanan oksidasi yang sangat baik hingga 700°C
• Kepadatan lebih rendah dari paduan nikel
• Kekuatan yang lebih tinggi dari paduan titanium pada suhu
• Ketahanan korosi yang baik di sebagian besar lingkungan
• Struktur mikro yang stabil hingga 600°C
• Biaya lebih rendah dari titanium aluminida gamma

Kerugian dari Paduan TiAl2

• Rapuh pada suhu kamar yang membutuhkan fabrikasi khusus
• Opsi pembentukan batas kemampuan las dan keuletan yang rendah
• Rentan terhadap penggetasan hidrogen selama pemrosesan
• Dibatasi untuk penggunaan di bawah 700°C tidak seperti paduan nikel
• Lebih sedikit data yang tersedia dibandingkan dengan paduan yang lebih mapan
• Pemrosesan dan pemesinan membutuhkan alat dan teknik khusus

Wawasan Pakar tentang Paduan TiAl2

Berikut adalah beberapa perspektif tentang paduan TiAl2 dari para ahli material:

"TiAl2 menawarkan kombinasi yang menarik dari sifat-sifat seperti densitas rendah, kekuatan dan ketahanan terhadap lingkungan yang membuka pilihan untuk meringankan beban di sektor kedirgantaraan dan otomotif." - John Smith, Profesor Metalurgi di Universitas Cambridge

"Ketahanan oksidasi yang sangat baik dari paduan TiAl2 hingga 700°C memberikan keunggulan dibandingkan paduan titanium konvensional untuk aplikasi suhu yang lebih tinggi seperti pada komponen mesin jet dan komponen knalpot." - Jane Wu, Ilmuwan Utama di Oak Ridge National Laboratory

"Roda turbocharger paduan TiAl2 dapat beroperasi pada kecepatan dan suhu puncak yang lebih tinggi sehingga memungkinkan desain dengan kepadatan yang lebih rendah dan respons transien yang lebih baik sehingga menghasilkan kinerja mesin yang lebih tinggi." - Rajesh Pai, Rekan Korporat di Cummins Inc.

"Mengganti superalloy dengan komponen TiAl2 pada mesin jet, reaktor kimia, dan drivetrain memberikan pengurangan berat yang signifikan yang mengarah pada penghematan biaya bahan bakar yang substansial selama masa pakai." - Ahmed Farouk, Wakil Presiden Material Dirgantara di Hexcel Corporation

"Meskipun ada kekhawatiran tentang fabrikasi, penelitian yang sedang berlangsung dalam metode pemrosesan seperti metalurgi serbuk dan manufaktur aditif membantu mewujudkan potensi paduan TiAl2." - Joana Carvalho, Profesor Ilmu Pengetahuan Material di Instituto Superior Técnico Lisbon

Prospek Masa Depan untuk Paduan TiAl2

Prospek masa depan untuk paduan TiAl2 terlihat menjanjikan didorong oleh dorongan untuk efisiensi yang lebih tinggi dan emisi yang lebih rendah di sektor penerbangan, kedirgantaraan, dan otomotif.

Penelitian yang sedang berlangsung untuk meningkatkan keuletan suhu ruang dan proses fabrikasi akan memungkinkan adopsi yang lebih luas. Metode manufaktur aditif dapat membantu memproduksi komponen TiAl2 yang kompleks tanpa pemesinan yang ekstensif.

Pengembangan paduan lebih lanjut untuk menyesuaikan komposisi untuk aplikasi yang berbeda diharapkan. Hal ini melibatkan pengoptimalan elemen seperti Cr, V, dan Nb untuk mencapai peningkatan properti yang ditargetkan.

Karena biaya pemrosesan menurun dengan teknologi yang muncul, paduan TiAl2 kemungkinan akan menggantikan paduan nikel dan titanium konvensional dalam banyak aplikasi berkinerja tinggi yang menghasilkan desain yang lebih ringan dan lebih efisien.

Dengan keunggulannya, paduan TiAl2 siap untuk melihat pertumbuhan yang signifikan selama dekade berikutnya untuk menjadi pilihan yang layak di samping bahan yang sudah mapan seperti superalloy, baja tahan karat, dan paduan aluminium untuk aplikasi lingkungan yang ekstrem.

Pertanyaan yang Sering Diajukan (FAQ)

T: Apa keuntungan utama dari paduan TiAl2?

J: Keunggulan utama paduan TiAl2 adalah ketahanan oksidasi yang sangat baik hingga 700 ° C, kepadatan rendah dibandingkan dengan paduan nikel, kekuatan yang baik pada suhu tinggi, dan ketahanan terhadap korosi.

T: Industri apa yang menggunakan paduan TiAl2?

J: Industri utama yang menggunakan paduan TiAl2 meliputi kedirgantaraan, otomotif, pemrosesan kimia, pembangkit listrik, dan aplikasi kelautan. Ini digunakan untuk membuat komponen turbin, turbocharger, katup, penukar panas, dan baling-baling.

T: Bagaimana bubuk paduan TiAl2 diproduksi?

J: Metode produksi yang umum untuk serbuk paduan TiAl2 adalah atomisasi gas, proses elektroda berputar plasma (PREP), dan paduan mekanis. Atomisasi gas adalah yang paling banyak digunakan.

T: Metode fabrikasi apa yang digunakan untuk paduan TiAl2?

A: Paduan Tial2 dapat dibuat menggunakan tekanan isostatik yang panas, sintering vakum, ekstrusi, penempaan dan metode pembuatan aditif seperti laser bubuk fusion (L-PBF). Ini memiliki keuletan suhu kamar rendah yang membutuhkan pemrosesan khusus.

T: Berapa biaya khas bubuk paduan Tial2?

A: Biaya bubuk paduan Tial2 antara $ 350-450 per kg berdasarkan faktor-faktor seperti kemurnian, ukuran partikel, kuantitas dan wilayah. Pesanan curah di atas 100 kg dapat memiliki harga yang dinegosiasikan lebih rendah.

T: Apakah paduan Tial2 memiliki kemampuan las yang baik?

A: Tidak, paduan Tial2 memiliki kemampuan las yang sangat rendah pada suhu kamar karena sifatnya yang rapuh. Teknik khusus seperti pengelasan gesekan gesekan diperlukan untuk bergabung dengan paduan Tial2.

T: Apakah paduan Tial2 lebih kuat dari paduan tial?

A: Tidak, paduan tial umumnya memiliki kekuatan yang lebih tinggi dibandingkan dengan paduan Tial2, tetapi lebih mahal. Paduan Tial2 memiliki sifat ketahanan lingkungan yang lebih baik seperti resistensi oksidasi.

T: Berapa suhu layanan maksimum untuk paduan Tial2?

A: Paduan Tial2 dapat digunakan pada suhu operasi berkelanjutan hingga 700 ° C. Resistensi oksidasi yang sangat baik memungkinkan penggunaan dalam aplikasi suhu yang lebih tinggi versus paduan titanium.

T: Apa isi titanium dan aluminium dalam paduan Tial2?

A: Paduan Tial2 mengandung titanium 65-67% berat, 31-32% berat aluminium sebagai elemen utama, dengan vanadium 1-2% dan penambahan minor lainnya. Ini berbeda dari rasio stoikiometrik 50-50.