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 | 500kg 초과 주문의 경우 $75/kg |
| TLS 테크닉 | 100kg 초과 주문 시 €100/kg |
| LPW 기술 | 100kg 이상 주문 시 £70~90/kg |
| CNPC 파우더 | $80-100/kg(100kg 초과 시) |
가격은 주문 수량, 입자 크기 분포 및 위치에 따라 kg당 $70~100까지 다양합니다. 소량 및 연구용 샘플은 $500/kg 이상일 수 있습니다.
티타늄 Ti64와 Ti64ELI 분말의 비교
다음은 Ti64ELI와 Ti64 티타늄 합금의 비교입니다:
| 매개변수 | Ti64ELI | Ti64 |
|---|---|---|
| 간격 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 적합성 | 우수 | 보통 |
Ti64 대비 Ti64ELI의 장점:
- 연성 및 골절 인성 향상
- 적층 제조 시 균열 발생 경향 감소
- 더 높은 강도로 열처리 가능
- 수소 흡수 및 취성에 대한 내성 강화
Ti64ELI와 Ti64의 한계:
- 원재료 순도 및 가공으로 인한 비용 증가
- 300°C 이상의 고온 애플리케이션에는 권장되지 않습니다.
- Ti64에 비해 사용 가능한 합금 개발 데이터가 적습니다.
티타늄 Ti64ELI 분말의 장단점
장점:
- 뛰어난 중량 대비 강도 비율
- 생체 불활성으로 의료용 임플란트에 사용 가능
- 멸균 및 고압 멸균을 견딥니다.
- 열악한 환경에서도 부식에 강함
- 기존 및 추가 공정과 호환 가능
- 특성에 맞게 열처리 가능
- 미관 및 결합을 위해 도금 가능
단점:
- 스테인리스강 및 알루미늄 합금보다 비싸다.
- 강철보다 강성이 낮고 스프링백이 발생하기 쉽습니다.
- 강철에 비해 낮은 전단 강도
- 화재 위험을 초래하는 티타늄 먼지
- 낮은 열전도율로 인해 기계 가공이 어려움
- 가공 중 갈링 및 발작에 취약함
- 접착 본딩을 위한 필수 표면 처리
- 적층 제조 및 용접 시 불활성 가스 차폐가 필요합니다.
자주 묻는 질문
Q: Ti64ELI와 Ti64의 차이점은 무엇인가요?
A: Ti64ELI는 Ti64에 비해 간극 산소, 질소 및 탄소가 낮습니다. 따라서 Ti64ELI는 연성과 파단 인성이 더 우수합니다.
Q: Ti64ELI 파우더의 용도는 무엇인가요?
A: 주요 응용 분야는 항공우주 부품, 의료용 임플란트, 자동차 부품, 3D 프린팅입니다. 고강도, 경량, 내식성이 요구되는 산업에서 널리 사용됩니다.
Q: AM에는 어떤 입자 크기가 사용되나요?
A: 선택적 레이저 용융(SLM) 및 전자빔 용융(EBM)과 같은 분말 베드 용융 AM 공정에는 15-45미크론의 입자 크기가 권장됩니다.
Q: 스테인리스 스틸에 비해 Ti64ELI의 장점은 무엇인가요?
A: Ti64ELI는 스테인리스강에 비해 무게 대비 강도가 높고 내식성이 우수하며 생체 적합성이 뛰어납니다. 하지만 Ti64ELI는 더 비쌉니다.
Q: Ti64ELI AM 부품에는 어떤 후처리가 필요합니까?
A: 적층 가공 부품은 필요한 치수, 표면 마감 및 재료 특성을 달성하기 위해 열간 등방성 프레스(HIP), 열처리 및 기계 가공이 필요할 수 있습니다.
Q: Ti64ELI 부품을 수리 또는 접합하기 위해 용접할 수 있나요?
A: 예, Ti64ELI는 용접성이 뛰어납니다. 레이저 용접, 전자빔 용접 및 아크 용접을 사용하여 Ti64ELI 부품을 용접할 수 있습니다. 산화를 방지하기 위해 적절한 차폐가 필요합니다.
결론
요약하면, 티타늄 Ti64ELI 분말은 고강도, 경량, 내식성, 생체 적합성, 가공성 및 열처리성의 탁월한 조합을 제공합니다. 항공우주, 의료, 자동차, 화학 및 소비자 부문에 걸쳐 다양하게 응용되고 있습니다. 적층 제조를 사용하면 복잡한 Ti64ELI 부품을 CAD 데이터에서 직접 3D 프린팅하여 경량 구조 부품을 온디맨드 방식으로 생산할 수 있습니다. 하지만 Ti64ELI는 Ti64보다 가격이 비싸고 가공이 까다롭습니다. 전반적으로 Ti64ELI는 기존 티타늄 합금의 한계를 뛰어넘는 기능을 제공합니다.