ผง ti3al: องค์ประกอบคุณสมบัติแอปพลิเคชันและอื่น ๆ

คุณสมบัติที่สำคัญและลักษณะของผง ti3al ได้แก่ :

• ความแข็งแรงสูงที่อุณหภูมิสูงถึง 750 ° C
• ความหนาแน่นประมาณครึ่งหนึ่งของนิกเกิลซูเปอร์อัลลอย
• Outstanding corrosion resistance
• ความหนาแน่นต่ำเมื่อเทียบกับโลหะผสมไทเทเนียมอื่น ๆ
• ความต้านทานออกซิเดชันสูงถึงประมาณ 700 ° C
• สึกหรอ
• ความเข้ากันได้ทางชีวภาพ

อย่างไรก็ตาม TI3AL ยังมีข้อ จำกัด เช่นความเหนียวของอุณหภูมิห้องไม่ดีความเหนียวแตกหักต่ำและการเชื่อมที่ไม่ดี การประมวลผลที่เหมาะสมและการเพิ่มการผสมจะต้องเพิ่มความสมดุลของคุณสมบัติสำหรับแอปพลิเคชันที่แตกต่างกัน

บทความนี้ให้ภาพรวมโดยละเอียดขององค์ประกอบคุณสมบัติแอปพลิเคชันซัพพลายเออร์ค่าใช้จ่ายวิธีการทดสอบและรายละเอียดทางเทคนิคอื่น ๆ ที่เกี่ยวข้องกับผง Ti3AL

องค์ประกอบผง ti3al

ผง TI3AL มีองค์ประกอบเล็กน้อยของไทเทเนียม 75% และอลูมิเนียม 25% โดยน้ำหนัก ไทเทเนียมอะลูมิเนียมแบบอินเตอร์เมตอลิกระหว่างอลูมิเนียม 50-75% โดยมี TI3AL เป็นรุ่นที่พบมากที่สุด

องค์ประกอบที่แน่นอนอาจแตกต่างกันไปขึ้นอยู่กับวิธีการผลิต องค์ประกอบอื่น ๆ เช่น NB, MO, SI, B, TA, W, C และ O มักจะถูกเพิ่มเข้ามาในปริมาณเล็กน้อยเพื่อเพิ่มคุณสมบัติบางอย่าง ตารางด้านล่างแสดงช่วงองค์ประกอบทั่วไป:

องค์ประกอบ	น้ำหนัก %
ไทเทเนียม (TI)	69 – 76%
อลูมิเนียม (AL)	24 – 31%
Niobium (NB)	0 – 6%
Molybdenum (Mo)	0 – 4%
Silicon (Si)	0 – 2%
โบรอน (B)	0 – 0.5%
Tantalum (TA)	0 – 5%
Tungsten (W)	0 – 5%
คาร์บอน (c)	0 – 0.1%
ออกซิเจน (O)	0 – 0.2%

การควบคุมปริมาณออกซิเจนและคาร์บอนเป็นสิ่งสำคัญในการหลีกเลี่ยง embrittlement และรักษาความเหนียว องค์ประกอบการติดตามอื่น ๆ อาจมีอยู่ขึ้นอยู่กับวัตถุดิบและกระบวนการ

คุณสมบัติผง ti3al

คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของผง ti3al ลำต้นจากโครงสร้างผลึก intermetallic ที่สั่งซึ่งประกอบด้วยทั้งไทเทเนียมและอะตอมอลูมิเนียม คุณสมบัติที่โดดเด่นบางอย่างรวมถึง:

ความแข็งแรงของอุณหภูมิสูง

TI3AL รักษาความแข็งแรงค่อนข้างสูงถึง 750 ° C ดีกว่าไทเทเนียมหรืออลูมิเนียมเพียงอย่างเดียว สิ่งนี้ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานอุณหภูมิที่สูงขึ้นในเครื่องยนต์กังหันวาล์ว ฯลฯ ตารางด้านล่างเปรียบเทียบความแข็งแรงของ Ti3al &#8217 กับโลหะผสมไทเทเนียมอื่น ๆ ที่อุณหภูมิต่างกัน:

อัลลอยด์	ความแข็งแรงของอุณหภูมิห้อง (MPA)	ความแข็งแรงที่ 500 ° C (MPA)	ความหนาแน่น (g/cm3)
มานี่สิ	400	260	3.9
ti6al4v	900	500	4.5
TI64	900	400	4.5

ความหนาแน่นต่ำ

ด้วยความหนาแน่นประมาณ 3.7 – 4.1 g/cm3, TI3AL นั้นเบากว่า Nickel Superalloys และโลหะผสมไทเทเนียมอื่น ๆ ส่วนใหญ่ สิ่งนี้จะช่วยลดน้ำหนักส่วนประกอบที่สำคัญในการใช้งานการบินและอวกาศ

ความต้านทานออกซิเดชัน

TI3AL มีความต้านทานต่อการเกิดออกซิเดชันที่ดีถึง 700 ° C ในอากาศดีกว่าไทเทเนียมที่ไม่ได้รับการแก้ไข สิ่งนี้ช่วยให้สามารถทำงานที่อุณหภูมิสูงโดยไม่สูญเสียวัสดุมากเกินไป

ความต้านทานการกัดกร่อน

เนื้อหาไทเทเนียมให้ความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม TI3AL กับกรดอัลคาลิสและสภาพแวดล้อมที่หลากหลาย สิ่งนี้ทำให้มีประโยชน์ในอุปกรณ์แปรรูปเคมี

สึกหรอ

TI3AL มีความต้านทานต่อการเสียดสีและการกัดเซาะที่ดีเมื่อเทียบกับเหล็กทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานที่สึกหรอสูงเช่นวาล์วปั๊มและตาย

อย่างไรก็ตาม ti3al ยังทนทุกข์ทรมานจากข้อเสียเช่น:

• ความเหนียวของอุณหภูมิห้องไม่ดีและความเหนียวแตกหัก
• ยากที่จะประดิษฐ์และเครื่องจักร
• ความสามารถในการเชื่อมไม่ดีเนื่องจากความไวต่อการแตกร้าว

การประมวลผลที่เหมาะสมและการเพิ่มการผสมจะต้องเพิ่มความสมดุลของคุณสมบัติสำหรับแอปพลิเคชันที่ตั้งใจไว้

แอปพลิเคชันผง ti3al

คุณสมบัติที่เป็นเอกลักษณ์ของผง ti3al ทำให้เหมาะสำหรับการใช้งานต่อไปนี้:

การบินและอวกาศ

อุตสาหกรรมการบินและอวกาศเป็นผู้บริโภคที่ใหญ่ที่สุดของผลิตภัณฑ์ TI3AL เนื่องจากจำเป็นต้องประหยัดน้ำหนักความแข็งแรงของอุณหภูมิสูงและความต้านทานต่อการออกซิเดชั่น แอปพลิเคชันทั่วไป ได้แก่ :

• ใบพัดกังหัน, ใบพัด, ดิสก์
• ห้องเผาไหม้หลังเบิร์นเนอร์
• Airframes, ส่วนประกอบโครงสร้าง
• ท่อไฮดรอลิกวาล์ว

เกี่ยวกับยานยนต์

อุตสาหกรรมยานยนต์ใช้ TI3AL สำหรับส่วนประกอบเทอร์โบชาร์จเจอร์วาล์วสปริงสปริงและชิ้นส่วนระบบไอเสียที่ต้องการความแข็งแรงของอุณหภูมิสูงและน้ำหนักลดลง

การแปรรูปเคมี

TI3AL ใช้สำหรับส่วนประกอบเช่นวาล์ว, ปั๊ม, อุปกรณ์ท่อ, ภาชนะปฏิกิริยาที่ต้องการความต้านทานการกัดกร่อนรวมกับคุณสมบัติเชิงกลอุณหภูมิสูง

เกี่ยวกับชีวการแพทย์

ความเข้ากันได้ทางชีวภาพความต้านทานการกัดกร่อนและความแข็งแรงของ TI3AL ทำให้เหมาะสำหรับการปลูกถ่ายศัลยกรรมกระดูกเช่นข้อต่อสะโพกเทียม

แอพพลิเคชั่นอื่น ๆ รวมถึงวาล์วประสิทธิภาพสูง, การอัดรีด, การอัดรีด, องค์ประกอบความร้อนและสินค้ากีฬา TI3AL ยังใช้เป็นผงการผลิตสารเติมแต่ง

ข้อกำหนดผง ti3al

ผง TI3AL มีให้เลือกหลายระดับสัณฐานวิทยาและระดับความบริสุทธิ์ขึ้นอยู่กับกระบวนการผลิต ข้อกำหนดที่สำคัญได้รับด้านล่าง:

ข้อมูลจำเพาะ	รายละเอียด
ขนาดอนุภาค	15 – 150 ไมครอน
สัณฐานวิทยา	ทรงกลม, เชิงมุม, ผสม
ความหนาแน่นที่ชัดเจน	2 & # 8211; 3.5 g / cm3
แตะความหนาแน่น	3 & # 8211; 4.5 g / cm3
ความบริสุทธิ์	≥99%, ≥99.9%
ปริมาณออกซิเจน	≤ 0.2 wt%
ปริมาณไนโตรเจน	≤ 0.05 wt%
ปริมาณคาร์บอน	≤ 0.08 wt%
ปริมาณเหล็ก	≤ 0.30 wt%
เนื้อหานิกเกิล	≤ 0.10 wt%
แพ็คมาตรฐาน	5kg, 10kg, 25kg

ขนาดอนุภาคที่ดีขึ้นโดยทั่วไปจะให้ความสามารถในการไหลที่ดีขึ้นความหนาแน่นของการบรรจุและการเกิดปฏิกิริยา สัณฐานวิทยาทรงกลมยังช่วยเพิ่มการไหลของผง ความบริสุทธิ์ที่สูงขึ้นช่วยลดสารปนเปื้อนและปรับปรุงคุณสมบัติ

การผลิตผง ti3al

มีหลายวิธีที่ใช้ในการผลิตผง ti3al รวมถึง:

• การทำให้เป็นอะตอมก๊าซ – โลหะผสม ti-al หลอมเหลวถูกทำให้เป็นอะตอมด้วยก๊าซเฉื่อยลงในหยดชั้นดีที่แข็งตัวเป็นผง สิ่งนี้สร้างอนุภาคทรงกลมที่มีความสามารถในการไหลได้ดี
• การผสมกลไก – Elemental Ti และ Al Powders ถูกบดด้วยลูกบอลเพื่อสังเคราะห์สารประกอบ intermetallic โดยมิติ อนุภาคผงมีรูปร่างที่ผิดปกติ
• การทำให้เป็นทรงกลมพลาสมา – ผง Ti3al ที่ผิดปกติจากการผสมเชิงกลจะถูกละลายอีกครั้งในพลาสมาเพื่อสร้างผงทรงกลม
• การเหนี่ยวนำอิเล็กโทรดการเหนี่ยวนำก๊าซอะตอม (EIGA) – ละลายโดยตรงและทำให้อิเล็กโทรดของ Ti3al เพื่อผลิตผง

การทำให้เป็นอะตอมของก๊าซและการประมวลผลพลาสมาช่วยให้สามารถควบคุมการกระจายขนาดอนุภาคได้ดีขึ้นสัณฐานวิทยากระบะออกซิเจนและโครงสร้างจุลภาค ผงมักจะต้องถูกกรองเป็นเศษส่วนขนาดเฉพาะหลังจากการผลิตตามข้อกำหนดของแอปพลิเคชัน

ราคาผง ti3al

ผง TI3AL มีราคาแพงกว่าผงไทเทเนียมหรืออลูมิเนียมเพียงอย่างเดียวอย่างมีนัยสำคัญ ค่าใช้จ่ายแตกต่างกันระหว่าง:

• $ 100 – $ 500 ต่อกิโลกรัมสำหรับผงก๊าซบริสุทธิ์ 99%
• $ 50 – $ 250 ต่อกิโลกรัมสำหรับผงโลหะผสมเชิงกล 99%
• $ 300 – $ 1,000 ต่อกิโลกรัมสำหรับผงทรงกลมพลาสมา 99.9%

ราคาขึ้นอยู่กับขนาดอนุภาคสัณฐานวิทยาระดับความบริสุทธิ์ปริมาณการสั่งซื้อและผู้ผลิต โลหะผสมที่กำหนดเองที่มีองค์ประกอบพิเศษอาจมีค่าใช้จ่ายสูงกว่า ต้นทุนลดลงเนื่องจากปริมาณการผลิตที่เพิ่มขึ้นและการปรับปรุงกระบวนการ

ซัพพลายเออร์ผง ti3al

ซัพพลายเออร์ระดับโลกที่สำคัญบางรายของผง Ti3al ได้แก่ :

บริษัท	ที่ตั้ง
ap & amp; c	แคนาดา
TLS Technik GmbH	ประเทศเยอรมนี
เทคโนโลยีโลหะ	สหราชอาณาจักร
โลหะผง ATI	สหรัฐอเมริกา
ช่างไม้	สหรัฐอเมริกา
met3dp	จีน
รายได้	แคนาดา

มีผู้ผลิตไม่กี่คนในประเทศจีนเช่นกัน ขอแนะนำให้ใช้ผงแหล่งที่มาจากผู้ผลิตที่จัดตั้งขึ้นโดยใช้กระบวนการผลิตที่ผ่านการรับรองเพื่อให้แน่ใจว่าคุณภาพและคุณสมบัติที่เชื่อถือได้

ti3al กับทางเลือก

TI3AL แข่งขันกับทางเลือกต่าง ๆ สำหรับการใช้งานโครงสร้างอุณหภูมิสูง:

ตาราง: การเปรียบเทียบโลหะผสมอุณหภูมิสูงอื่น ๆ

อัลลอยด์	ความหนาแน่น	อุณหภูมิสูงสุด	ความแข็งแกร่ง	ความเหนียว	ความต้านทานออกซิเดชัน	ค่าใช้จ่าย
มานี่สิ	ต่ำ	สูงมาก	สูง	ต่ำ	ดี	สูง
Inconel 718	สูง	สูง	ปานกลาง	ปานกลาง	ดี	ปานกลาง
เฮย์เนส 230	สูง	สูงมาก	สูง	ต่ำ	ยอดเยี่ยม	สูงมาก
ti6al4v	ปานกลาง	ปานกลาง	ปานกลาง	ปานกลาง	ยอดเยี่ยม	ปานกลาง
เหล็กกล้าไร้สนิมเฟอร์ริติก	ปานกลาง	ปานกลาง	ต่ำ	สูง	ยากจน	ต่ำ

สำหรับอุณหภูมิการให้บริการสูงสุด Superalloys Ti3al และนิกเกิลอย่าง Haynes 230 นั้นเหนือกว่า อย่างไรก็ตามความหนาแน่นต่ำและค่าใช้จ่ายของ Ti3AL นั้นเป็นประโยชน์สำหรับการใช้งานที่สำคัญเช่นการบินและอวกาศ

ความเหนียวของอุณหภูมิห้องที่ไม่ดีของ Ti3AL ยังคงเป็นข้อ จำกัด ที่สำคัญเมื่อเทียบกับเหล็กและ TI6AL4V การพัฒนาโลหะผสมและกระบวนการยังคงปรับปรุงความสามารถในการผลิตและการประดิษฐ์ได้อย่างต่อเนื่อง

ข้อดีของผง ti3al

ประโยชน์หลักของการใช้ผง ti3al ได้แก่ :

• ความแข็งแรงสูงยังคงอยู่ที่ 800 ° C
• ความหนาแน่นต่ำกว่า Nickel Superalloys 40%
• ความต้านทานการคืบที่ยอดเยี่ยม
• การออกซิเดชั่นที่ดีและความต้านทานการกัดกร่อน
• การทดแทนโลหะทนไฟโดยไม่มีความเสี่ยงด้านวัสดุเชิงกลยุทธ์
• การผลิตรูปร่างใกล้ตาข่ายด้วยผงโลหะโลหะ
• ส่วนประกอบสามารถทำงานที่อุณหภูมิสูงขึ้น
• การประหยัดน้ำหนักในชิ้นส่วนหมุนเช่นใบพัดกังหัน
• ปรับปรุงประสิทธิภาพผ่านพารามิเตอร์การทำงานที่สูงขึ้น

ความสมดุลที่เป็นเอกลักษณ์ของคุณสมบัติเชิงกลความหนาแน่นต่ำและความเสถียรทางความร้อนทำให้ TI3AL เป็นวัสดุที่เปิดใช้งานสำหรับการบินและอวกาศรุ่นต่อไปยานยนต์และระบบการผลิตพลังงาน

ข้อ จำกัด ของผง ti3al

แม้จะมีข้อได้เปรียบ แต่ Ti3al ก็มีข้อเสียบางอย่างเช่นกัน:

• เปราะที่อุณหภูมิห้องความเหนียวจะเพิ่มขึ้นสูงกว่า 500 ° C
• การประดิษฐ์และการตัดเฉือนเป็นสิ่งที่ท้าทาย
• การสูญเสียคุณสมบัติอย่างรวดเร็วต่ำกว่า 400 ° C
• ต้นทุนวัตถุดิบและการแปรรูปสูงมาก
• Supply chain is limited with few producers
• Component design requires specialized engineering expertise
• Not easily welded or joined with conventional techniques
• Difficult to recycle and reuse

Manufacturing and cost hurdles have slowed broad commercial adoption of Ti3Al to date. But its capabilities continue to drive development efforts to overcome these limitations through improved alloy chemistries, powder quality and component design.

Outlook for Ti3Al Powder

Ti3Al is forecast to see expanded usage in aerospace, automotive, industrial gas turbine and power generation sectors due to:

• Increasing demand for jet engine fuel efficiency and lower emissions
• High temperature materials required for electrical turbochargers
• Growing market for additive manufacturing technologies
• Focus on strategic material substitution for rare earths and refractory metals
• Cost reduction through improved manufacturing productivity

Automotive and industrial markets are more price-sensitive and require demonstrated cost-performance advantage versus existing alloys. Aerospace sector is more willing to pay a premium for maximum performance.

Government initiatives in US, EU and Japan are accelerating R&D on Ti3Al powder production, component fabrication, joining methods and alloy development. This will expand application space and drive higher adoption rates.

คำถามที่พบบ่อย

Q: What is Ti3Al powder used for?

A: Ti3Al powder is used to manufacture high temperature components like turbine blades, turbocharger wheels, heat exchangers and other parts that operate from 500-800°C. It provides an excellent balance of high strength, low density and good oxidation resistance.

Q: How is Ti3Al powder made?

A: Common production methods include gas atomization, plasma atomization, electrode induction melting gas atomization (EIGA) and mechanical alloying. Each process results in different powder characteristics suited for specific applications.

Q: Is Ti3Al powder better than Inconel 718?

A: Ti3Al has lower density, so provides weight savings over Inconel 718. It has higher strength at temperatures above 700°C. However, room temperature ductility of Ti3Al is quite low while Inconel 718 can be fabricated and machined easily.

Q: What is the cost of Ti3Al powder?

A: Ti3Al powder costs around $450-750 per kg, which is nearly 5 times more expensive than nickel superalloys and 10 times more than titanium or aluminum powders. The high cost is due to complex processing and limited market demand.

Q: How is Ti3Al powder handled and stored?

A: Like other reactive alloy powders, Ti3Al requires inert gas blanketing and moisture-free storage. Only ceramic, glass or stainless containers should be used. Safety precautions include grounding, ventilation and respiratory PPE.

Q: What are the challenges with using Ti3Al powder?

A: Key limitations are poor room temperature ductility, high material cost, limited number of suppliers, difficulty in machining/fabrication, and lack of joining technologies. Alloy improvements, process developments and component design optimization are required to expand commercial usage.

Q: What is the future outlook for Ti3Al powder?

A: Ti3Al powder usage is forecast to grow significantly in aerospace engines, automotive turbochargers, and high temperature industrial applications. Initiatives to lower costs, improve properties, and mature manufacturing will enable broader adoption.