ผงไทเทเนียม: การผลิตลักษณะ

สารบัญ

ภาพรวม

Titanium powder is a versatile metallic material valued for its unique combination of high strength, low density, corrosion resistance, and biocompatibility. As a powder, titanium facilitates advanced manufacturing techniques like metal injection molding (MIM), additive manufacturing (AM), hot isostatic pressing (HIP), and powder metallurgy (PM) pressing and sintering to create complex titanium components.

Key applications for titanium powder include aerospace components, medical implants, automotive parts, sporting equipment, chemical processing, and consumer products. This guide provides a comprehensive overview of titanium powder, including production methods, alloy compositions, characteristics, properties, specifications, applications, and global suppliers. It aims to assist engineers, product designers, and technical program managers in selecting and using titanium powders.

titanium powders

Production of Titanium Powder

Titanium powder is produced using the following primary methods:

Titanium Powder Production Methods

  • การทำให้เป็นอะตอมก๊าซ – High pressure inert gas disintegrates molten titanium into spherical powder
  • การทำให้เป็นอะตอมพลาสมา – Titanium electrode arcs create ultrafine spherical powder
  • Hydriding/Dehydriding – Titanium hydride powder (TiO2) is dehydrided into fine powders
  • การกัดเชิงกล – Ball milling breaks down titanium chips into irregular particles
  • การทำให้เป็นทรงกลมพลาสมา – Irregular powder melted in plasma to produce spherical shapes

Gas atomization and mechanical milling are most common, creating spherical and angular powder shapes respectively. Additional screening, conditioning, and blending create application-specific particle size distributions.

Compositions of Titanium Powder

While commercially pure titanium powders are available, most powders for industrial uses contain small amounts of alloying elements:

Common Titanium Powder Compositions

อัลลอยด์องค์ประกอบการผสมหลักKey Characteristics
CP Titanium99.5%+ Tiความต้านทานการกัดกร่อนที่ยอดเยี่ยม
คุณ-ชัล-เฮวี6% Al, 4% VHigh strength, heat treatable
Ti-6Al-7Nb6% Al, 7% NbHigh strength, biocompatible
Ti-5555% Al, 5% Mo, 5% VHeat treatable, machinable
Ti-102310% V, 2% Fe, 3% AlHigh strength, good ductility

Aluminum, vanadium, and niobium are common additions to enhance strength and workability. Trace boron, carbon, iron, and oxygen also appear.

Alloying tailors microstructure, hardness, machinability, and other properties while retaining excellent corrosion resistance.

Characteristics of Titanium Powders

Key characteristics of titanium powder include:

Titanium Powder Characteristics

ลักษณะค่าทั่วไปความสำคัญ
ขนาดอนุภาค10 – 150 ไมครอนSintering behavior, surface finish
รูปร่างอนุภาคSpherical, angular, dendriticPowder flow and packing density
ความหนาแน่นที่ชัดเจน1.5 – 4.0 g/ccPressing and handling behavior
แตะความหนาแน่น2.5 – 4.5 g/ccIndicator of compressibility
อัตราการไหลของห้องโถง25 – 35 s/50gความสามารถในการไหลของผง
สูญเสียการจุดระเบิด0.1 – 0.5 wt%Oxygen and moisture content
Pyrophoricityไม่มีFlammability and handling precautions

Particle size distribution and powder shape significantly impact powder flow, compaction, sintering response, and density of pressed and sintered parts. Apparent density indicates powder compressibility.

คุณสมบัติของ Titanium Powders

Key titanium powder properties include:

Titanium Powder Properties

คุณสมบัติPure Tiคุณ-ชัล-เฮวีTi-6Al-7Nb
ความหนาแน่น4.5 g/cc4.43 g/cc4.52 g/cc
แรงดึง240 MPa930 MPa900 MPa
ความแข็งแรงของผลผลิต170 MPa860 MPa825 MPa
การยืดตัว24%10%15%
โมดูลัสยืดหยุ่น102 GPa114 GPa105 เกรดเฉลี่ย
ความแข็ง80 HB334 HB321 HB
Heat Capacity522 J/kg·K526 J/kg·K527 J/kg·K
การนำความร้อน7.2 W/m·K7.2 W/m·K6.7 W/m·K

Alloying with aluminum, vanadium, and niobium enhances strength and hardness significantly. Specific properties depend heavily on final microstructure.

Applications of Titanium Powder

Key applications for titanium powder include:

Titanium Powder Applications

อุตสาหกรรมใช้Key Reasons
การบินและอวกาศStructural components, turbine blades, fastenersอัตราส่วนความแข็งแรงต่อน้ำหนักสูง
ทางการแพทย์Orthopedic implants, dental implants, surgical toolsBiocompatibility, corrosion resistance
เกี่ยวกับยานยนต์เชื่อมต่อแท่ง, วาล์ว, สปริง, สปริงLight weighting, performance
เคมีTanks, pipes, valves, pumpsความต้านทานการกัดกร่อน
สินค้ากีฬาGolf clubs, bicycles, helmetsStrength, tailored mechanical properties
ปิโตรเคมีเครื่องมือลงหลุมชิ้นส่วน WellheadStrength, corrosion resistance

Titanium’s unique properties make it attractive for reducing weight in aerospace components while maintaining mechanical integrity in extreme environments.

Excellent biocompatibility and corrosion resistance drive usage in orthopedic and dental implants. The ability to tailor titanium’s properties facilitates sporting goods with specialized performance characteristics.

Specifications for Titanium Powders

Titanium powder compositions and quality are defined by various standard specifications:

Titanium Powder Standards

มาตรฐานขอบเขตขนาดอนุภาคความบริสุทธิ์Chemistry
ASTM B348Grade 1-4 unalloyed Ti powder-635 mesh99.5%, 99.9%, 99.95% TiO, C, N, H limits
ASTM B801Ti-6Al-4V alloy powder-635 meshTi, Al, V composition rangesInterstitial limits
ISO 23301Additive manufacturing Ti powder10-45 ไมครอน99.5%+ TiO, N, C, H, Fe limits
AMS 4992Aerospace grade Ti-6Al-4V powder-150 meshTi, Al, V composition rangesInterstitial limits

These define acceptable levels of alloying additions, impurities like oxygen/nitrogen/carbon, particle size distributions, and other test methods relevant for different applications.

Global Suppliers of Titanium Powders

Many major corporations produce titanium powders along with smaller regional manufacturers:

Titanium Powder Manufacturers

ผู้จัดหาวิธีการผลิตวัสดุCapabilities
ATI Metalsการทำให้เป็นอะตอมก๊าซTi-6Al-4V, Ti-1023, pure TiWide alloy range, large volumes
แพรพ์เซอร์การทำให้เป็นอะตอมก๊าซTi-6Al-4V, CP TiSmall lots, rapid delivery
ช่างไม้Gas atomization, hydride-dehydrideTi-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb, pure TiCustom alloys, small lots
ap & amp; cการทำให้เป็นอะตอมพลาสมาCP Ti, Ti alloysUltrafine 10-45 micron powder
รายได้การทำให้เป็นทรงกลมพลาสมาTi-6Al-4V, CP TiConvert chips into spherical powder
Baoji Hanz TitaniumHydridingCP Ti, Ti-6Al-4VLow costChinese producer

Many supply both standard and custom alloy compositions. Some provide toll processing of scrap and chips into powder.

Selecting Titanium Powder

Key considerations for selecting titanium powder include:

  • องค์ประกอบของโลหะผสม – Balances desired properties like strength, ductility, hardness
  • ระดับความบริสุทธิ์ – Affects mechanical properties and microstructure
  • ขนาดและรูปร่างของอนุภาค – Influences powder flow, density, surface finish
  • Apparent and tap density – Indicates compressibility and sintering response
  • Chemical compatibility – For service conditions like acids or salt water
  • ขั้นตอนการสุ่มตัวอย่าง – Representative testing of powder lots
  • Quality certifications – ISO 9001, AS9100, etc.
  • ความเชี่ยวชาญทางเทคนิค from powder producer

Samples builds and prototypes help qualify new alloys and powders for a given application. Work closely with reputable suppliers to obtain well-characterized titanium powder for optimal results.

titanium powders

คำถามที่พบบ่อย

What is the benefit of plasma atomized titanium powder?

Plasma atomization produces very spherical, flowing particles typically 10-45 microns in size. This allows excellent sintered density and surface finish.

What causes titanium powder to be pyrophoric?

Pyrophoric titanium powders ignite spontaneously in air. This is caused by extremely small particle sizes below 10 microns which greatly increase surface area and reactivity. Use inert gas handling for pyrophoric powders.

How does particle shape influence titanium powder properties?

Spherical powder flows well and provides higher and more uniform density and mechanical properties. Irregular powder offers better green strength and compressibility but less predictable shrinkage.

What post-processing can improve titanium powder reuse?

Screening, milling, and thermal treatments allow reuse of off-spec powders. Plasma spheroidization converts chips and coarser particles into spherical powder feedstock.

What standards apply to additive manufacturing of titanium parts?

ASTM F3001-14 covers characterization and quality control of Ti alloy powder for AM. ASTM F2924-14 gives standard test methods for evaluating mechanical properties of AM titanium.

Can you 3D print a titanium and steel composite structure?

Yes, some metal 3D printing processes transition between titanium and stainless steel alloys within one part by precise material switching to build bimetallic components.

บทสรุป

Titanium powder provides engineers great flexibility to build high performance components thanks to the metal’s unique properties. Careful selection of powder characteristics and close collaboration with experienced suppliers enables optimal results across many critical applications. Ongoing advances continue to expand the capabilities, quality, and cost-effectiveness of titanium powder metallurgy processes.

รู้กระบวนการพิมพ์ 3 มิติเพิ่มเติม

ร่วมกัน

Facebook
Twitter
LinkedIn
Whatsapp
อีเมล

Metal3DP Technology Co. , Ltd เป็นผู้ให้บริการชั้นนำของโซลูชั่นการผลิตสารเติมแต่งที่มีสำนักงานใหญ่ในชิงเต่าประเทศจีน บริษัท ของเรามีความเชี่ยวชาญในอุปกรณ์การพิมพ์ 3 มิติและผงโลหะประสิทธิภาพสูงสำหรับการใช้งานอุตสาหกรรม

สอบถามเพื่อรับราคาที่ดีที่สุดและโซลูชันที่กำหนดเองสำหรับธุรกิจของคุณ!

บทความที่เกี่ยวข้อง

เกี่ยวกับ met3dp

Play Video

อัปเดตล่าสุด

ผลิตภัณฑ์ของเรา

ติดต่อเรา

มีคำถามอะไรไหม? ส่งข้อความถึงเราตอนนี้! เราจะให้บริการคำขอของคุณกับทีมงานทั้งหมดหลังจากได้รับข้อความของคุณ 

รับ Metal3DP's
โบรชัวร์ผลิตภัณฑ์

รับเทคโนโลยีล่าสุดนวัตกรรมและข่าวของ บริษัท ที่ส่งมอบ