钛钼合金粉 提高轻质航空航天设计的高温强度和抗蠕变性。本指南介绍了 TiMo 合金粉末成分、关键特性、生产方法、适用应用、规格、采购注意事项、供应商比较以及利弊。
钛钼合金粉 典型构成
| 合金等级 | 钛金 (%) | 钼 (%) |
|---|---|---|
| 钛-6Al-7Nb（IMI 550） | 平衡 | 7% |
| Ti-15Mo-3Nb-3Al-0.2Si | 平衡 | 15% |
| Ti-11.5Mo-6Zr-4.5Sn (Ti-11) | 平衡 | 11.5% |
| 钛-15Mo-5Zr-3Al | 平衡 | 15% |
钼含量介于 7% 和 15% 之间，可有效增强高温性能。铌、锆和锡等其他元素可进一步提高蠕变性能。
特征和特性
| 属性 | 详细信息 |
|---|---|
| 粒子形状 | 惰性气体雾化产生的球形 |
| 氧气ppm | 低于 500 ppm |
| 典型密度 | 4.5 克/立方厘米 |
| 导热性 | 4-6 W/mK |
| 高温强度 | 500°C 时为 100 兆帕 |
| 耐腐蚀性 | 形成二氧化钛保护膜 |
微粒特性、低含氧量和量身定制的成分使合金粉适用于增材制造或烧结高性能部件。
生产方法
| 方法 | 过程描述 |
|---|---|
| 气体雾化 | 惰性气体将熔融合金流分解成粉末 |
| 等离子雾化 | 非常清洁，但与气体雾化相比，粉末产量较低 |
| 预习 | 通过重熔使现有粉末球化 |
| 氢化物-脱氢 | 用于粉碎的脆性 TiH2 中间体 |
等离子体和气体雾化技术可提供最好的质量，但与 PREP 和 HDH 等二级工艺相比成本更高。
钛莫合金粉的应用
| 行业 | 组件示例 |
|---|---|
| 航空航天 | 涡轮叶片、外壳、起落架 |
| 发电 | 热交换器、蒸汽管道 |
| 化学加工 | 生物反应器、反应容器 |
| 海事 | 螺旋桨轴、声纳圆顶 |
| 石油和天然气钻探 | 地热井工具和井筒 |
高强度、低重量和耐腐蚀性的结合使钛莫合金适用于飞机发动机或近海钻探等苛刻环境。
规格
| 标准 | 涵盖的年级 |
|---|---|
| ASTM B862 | Ti-6Al-2Sn-4Zr-6Mo, Ti-8Al-1Mo-1V, Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo |
| ASTM B348 | 钛和钛合金棒材和坯料 |
| AIMS 04-18 | AM 钛制部件的标准 |
AMPM（美国粉末冶金协会）和 IPS（国际粉末冶金标准组织）也涵盖了各种 Ti 等级。
全球供应商和价格范围
| 公司名称 | 准备时间 | 定价 |
|---|---|---|
| TLS 技术 | 16周 | $300 - $900/kg |
| 山特维克 | 12周 | $350 - $1000/kg |
| 大西洋设备公司 | 14周 | $320 - $850/kg |
100 公斤以上批量的定价。低氧和球形粉末可享受优惠。500 公斤以上的大批量产品可享受 20%+ 折扣。
优点与缺点
| 优势 | 挑战 |
|---|---|
| 出色的高温强度 | 原材料成本高 |
| 可在多种环境中耐腐蚀 | 定制合金的交付周期更长 |
| 灵活的定制合金设计 | 目前全球供应链有限 |
| 与粉末 AM 方法兼容 | 通常需要在 AM 之后进行后期处理 |
| 卓越的抗蠕变性 | 对氧气/氮气的严格要求 |
钛钼粉末可实现新的部件设计和轻质结构，但使用钛合金会带来独特的粉末制造和处理挑战。
常见问题
粘合剂喷射 3D 打印的最佳粒度范围是多少？
30 至 50 微米左右的粉末可提高粉末床层密度和液体饱和度，从而正确粘合粉末层。太细的粉末会影响性能。
钛合金气体雾化过程中产生污染的原因是什么？
任何漏气产生的氧气都会降低粉末纯度，因此需要严格的工艺控制。熔炉分型剂和熔体坩埚也是需要高纯度耗材的污染源。
为什么在钛基合金中难以实现高钼含量？
在真空感应熔炼和随后的重熔步骤中，钼的蒸发损失会超过 25%。缓解措施包括覆盖熔池或使用冷坩埚技术。
钛粉应该如何储存？
装在密封容器内，置于惰性气体或真空环境中。处理和储存时应避免吸潮，吸潮会导致变质和产生大量奥西金或氮杂质。
AM 打印钛合金时常见的缺陷有哪些？
气体原子滞留产生的气孔、缺乏熔合缺陷、残余应力开裂、未熔合粉末滞留在封闭体积内。需要对扫描策略、能量输入等进行综合参数优化。
结论
总而言之 钛钼合金粉 通过粉末冶金或增材制造技术，为航空航天、能源和其他要求苛刻的行业生产下一代部件提供定制的高温特性和耐腐蚀性能。