티타늄 Ti64ELI 분말은 고유한 특성과 특성으로 인해 다양한 산업에서 사용되는 중요한 엔지니어링 소재입니다. 이 문서에서는 구성, 특성, 응용 분야, 사양, 가격, 장점 및 제한 사항을 포함하는 티타늄 Ti64ELI 분말에 대한 포괄적인 기술 개요를 제공합니다.
티타늄 Ti64ELI 분말 개요
티타늄 Ti64ELI 분말, 일명 티타늄 6Al-4V ELI 파우더은 알루미늄과 바나듐을 합금 원소로 함유한 티타늄 합금입니다. 중량 대비 강도, 피로 저항성, 파단 인성 및 내식성이 뛰어납니다. Ti64ELI 분말은 산소, 질소, 탄소, 철의 함량이 낮은 Ti64의 초저간질 변형입니다.
Ti64ELI는 적층 제조, 금속 사출 성형, 열간 및 냉간 등방성 프레스 및 기타 분말 야금 공정에 사용됩니다. 이 소재는 단조 Ti64 제품에 필적하는 미세한 미세 구조와 기계적 특성을 가진 완전 조밀하고 복잡한 부품으로 3D 프린팅할 수 있습니다. 가벼운 무게와 강도, 내식성을 겸비한 Ti64ELI는 항공우주, 의료, 치과, 스포츠용품, 자동차 및 해양 분야에 적합합니다.
티타늄 Ti64ELI 파우더의 몇 가지 주요 특징은 다음과 같습니다:
- 뛰어난 생체 적합성 및 골유착성
- 주조/가공으로는 불가능한 복잡한 형상을 3D 프린팅할 수 있습니다.
- 3D 프린팅 부품의 일관된 구성 및 미세 구조
- 우수한 피로강도 및 파괴인성
- Ti64보다 낮은 간극 요소로 우수한 연성 제공
- 열간 등방성 프레스(HIP) 및 열처리와의 호환성
- 화학 및 입자 크기에 대한 ASTM 표준 준수
티타늄 Ti64ELI 분말의 구성
티타늄 Ti64ELI 분말의 일반적인 화학 성분은 다음과 같습니다:
| 요소 | 무게 % |
|---|---|
| 티타늄(Ti) | 잔액 |
| 알루미늄(Al) | 5.5-6.75% |
| 바나듐(V) | 3.5-4.5% |
| 산소(O) | ≤ 0.13% |
| 질소(N) | ≤ 0.05% |
| 탄소(C) | ≤ 0.08% |
| 철(Fe) | ≤ 0.25% |
주요 합금 원소는 알루미늄과 바나듐입니다. 알루미늄은 강도를 높이고 밀도를 낮춥니다. 바나듐은 강도와 연성을 향상시킵니다. Ti64ELI는 간질 원소인 산소, 질소, 탄소가 적어 Ti64에 비해 연성이 우수합니다.
티타늄 Ti64ELI 분말의 특성
티타늄 Ti64ELI 분말은 다음과 같은 특성을 가지고 있습니다:
| 속성 | 가치 |
|---|---|
| 밀도 | 4.43g/cm3 |
| 융점 | 1604-1660°C |
| 열 전도성 | 6.7 W/m-K |
| 전기 저항 | 170 μΩ-cm |
| 영의 계수 | 114 GPa |
| 인장 강도 | 895-930 MPa |
| 수율 강도 | 825-875 MPa |
| 신장 | 10-15% |
| 푸아송 비율 | 0.32-0.34 |
| 피로 강도 | 400MPa |
주요 특징
- 강철에 비해 낮은 밀도
- 극저온에서도 강도와 인성을 유지합니다.
- 시중에서 판매되는 순수 티타늄보다 강함
- 단조 Ti64보다 연성은 낮지만 대부분의 응용 분야에 충분합니다.
- 안정적인 보호 산화물 층으로 인한 우수한 내식성
티타늄 Ti64ELI 분말의 응용
티타늄 Ti64ELI 분말은 다음 용도의 부품을 제조하는 데 사용됩니다:
항공우주: 엔진 부품, 기체, 터빈, 패스너, 기어, 유압 시스템
의료 및 치과: 정형외과 임플란트, 보철물, 수술 기구, 치과 임플란트
자동차: 밸브, 커넥팅 로드, 레이싱카 부품
Marine: 프로펠러, 펌프, 샤프트, 파이프, 피팅
화학: 부식성 화학물질 취급을 위한 열교환기, 밸브, 파이프
스포츠 용품: 골프 클럽, 자전거 프레임, 테니스 라켓, 라크로스 스틱
적층 제조: 항공우주, 자동차 및 의료 분야를 위한 3D 프린팅 부품
Ti64ELI는 3D 프린팅된 Ti64 부품에서 취성을 유발하는 간극 요소가 적기 때문에 AM에서 Ti64보다 선호됩니다. 또한 의료용 임플란트에 대한 생체 적합성이 높습니다.
티타늄 Ti64ELI 분말의 사양
티타늄 Ti64ELI 파우더는 다음 사양으로 제공됩니다:
| 매개변수 | 세부 정보 |
|---|---|
| 입자 크기 | 15-45 미크론 |
| 생산 방법 | 가스 분무 |
| 파티클 모양 | 구형 |
| 크기 분포 | D10: 20마이크론, D50: 35마이크론, D90: 40마이크론 |
| 겉보기 밀도 | ~2.2g/cc |
| 탭 밀도 | ~3.2g/cc |
| 유동성 | 우수 |
| 표준 | ASTM B348 등급 23 |
63-106 미크론의 더 큰 입자 크기는 응용 분야 요구 사항에 따라 맞춤형으로 생산할 수 있습니다. 금속 사출 성형 공급 원료에는 더 미세한 입자 크기를 사용할 수 있습니다.
티타늄 Ti64ELI 분말의 공급업체 및 가격
티타늄 Ti64ELI 분말의 주요 공급업체 및 가격 세부 정보는 다음과 같습니다:
| 공급업체 | 가격 |
|---|---|
| AP&C | $88/kg(1000kg 이상 주문 시) |
| Arcam AB | $75/kg for orders >500 kg |
| TLS 테크닉 | €100/kg for orders >100 kg |
| LPW 기술 | £70-90/kg for orders >100 kg |
| CNPC 파우더 | $80-100/kg for >100 kg |
Prices vary from $70-100 per kg based on order quantity, particle size distribution, and location. Small quantity and research samples can cost over $500/kg.
Comparison Between Titanium Ti64 and Ti64ELI Powders
Here is a comparison between Ti64ELI and Ti64 titanium alloys:
| 매개변수 | Ti64ELI | Ti64 |
|---|---|---|
| Interstitial O, C, N | Lower | 더 높음 |
| 연성 | 더 높음 | Lower |
| 인성 | 더 나은 | Poor |
| 용접성 | 우수 | 보통 |
| 내식성 | 비교 가능 | 비교 가능 |
| 힘 | 비교 가능 | 비교 가능 |
| 비용 | 더 높음 | Lower |
| AM suitability | 우수 | 보통 |
Advantages of Ti64ELI over Ti64:
- 연성 및 골절 인성 향상
- Lower tendency to crack during additive manufacturing
- Can be heat treated to higher strength levels
- More resistant to hydrogen absorption and embrittlement
Limitations of Ti64ELI vs Ti64:
- Higher cost due to raw material purity and processing
- Not recommended for high temperature applications over 300°C
- Less alloy development data available compared to Ti64
Pros and Cons of Titanium Ti64ELI Powder
장점:
- 뛰어난 중량 대비 강도 비율
- Bio-inertness allows use for medical implants
- Withstands sterilization and autoclaving
- 열악한 환경에서도 부식에 강함
- Compatible with traditional and additive processes
- Heat treatable to tailor properties
- Can be plated for aesthetics and bonding
단점:
- More expensive than stainless steels and aluminum alloys
- Lower stiffness than steel, prone to springback
- Poor shear strength compared to steels
- Titanium dust poses fire hazard
- Difficult to machine due to low thermal conductivity
- Susceptible to galling and seizing during machining
- Surface treatments mandatory for adhesive bonding
- Requires inert gas shielding during AM and welding
자주 묻는 질문
Q: What is the difference between Ti64ELI and Ti64?
A: Ti64ELI has lower interstitial oxygen, nitrogen and carbon compared to Ti64. This gives Ti64ELI better ductility and fracture toughness.
Q: What are the applications of Ti64ELI powder?
A: Key applications are aerospace components, medical implants, automotive parts, and 3D printing. It is widely used in industries where high strength, low weight and corrosion resistance are required.
Q: What particle size is used for AM?
A: Particle sizes of 15-45 microns are recommended for powder bed fusion AM processes like selective laser melting (SLM) and electron beam melting (EBM).
Q: What are the advantages of Ti64ELI over stainless steel?
A: Ti64ELI has higher strength-to-weight ratio, better corrosion resistance, and superior biocompatibility compared to stainless steels. However, Ti64ELI is also more expensive.
Q: What post-processing is required on Ti64ELI AM parts?
A: AM parts may need hot isostatic pressing (HIP), heat treatments, and machining to achieve the required dimensions, surface finish, and material properties.
Q: Can Ti64ELI parts be welded for repair or joining?
A: Yes, Ti64ELI has excellent weldability. Laser welding, electron beam welding, and arc welding can be used to weld Ti64ELI parts. Proper shielding is necessary to prevent oxidation.
결론
In summary, titanium Ti64ELI powder offers an excellent combination of high strength, low weight, corrosion resistance, biocompatibility, processability, and heat treatability. Its applications span aerospace, medical, automotive, chemical, and consumer sectors. With additive manufacturing, complex Ti64ELI parts can be 3D printed directly from CAD data for on-demand production of lightweight structural components. However, Ti64ELI is costlier than Ti64 and challenging to machine. Overall, Ti64ELI presents capabilities beyond the limits of conventional titanium alloys.
