钛 Ti64ELI 粉末因其独特的性能和特点而成为各行各业使用的重要工程材料。本文提供了钛 Ti64ELI 粉末的全面技术概述，包括其成分、性能、应用、规格、价格、优势和局限性。
Ti64ELI 钛粉概述
Ti64ELI 钛粉，又称 6Al-4V ELI 钛粉钛合金是一种含有铝和钒合金元素的钛合金。它具有优异的强度重量比、抗疲劳性、断裂韧性和耐腐蚀性。Ti64ELI 粉末是 Ti64 的超低间隙变体，其中氧、氮、碳和铁的含量较低。
Ti64ELI 可用于增材制造、金属注射成型、冷热等静压和其他粉末冶金工艺。它可以被三维打印成完全致密的复杂零件，具有精细的微观结构和媲美锻造 Ti64 产品的机械性能。Ti64ELI 集轻质、高强度和耐腐蚀性于一身，适用于航空航天、医疗、牙科、体育用品、汽车和船舶等应用领域。
Ti64ELI 钛粉的一些主要特点包括
- 优异的生物相容性和骨结合性
- 能够 3D 打印铸造/机加工无法实现的复杂几何形状
- 3D 打印部件的成分和微观结构保持一致
- 良好的疲劳强度和断裂韧性
- 与 Ti64 相比，间隙元素更少，延展性更好
- 与热等静压 (HIP) 和热处理兼容
- 符合 ASTM 化学和粒度标准
Ti64ELI 钛粉的成分
钛 Ti64ELI 粉末的典型化学成分为
| 要素 | 重量 % |
|---|---|
| 钛 (Ti) | 平衡 |
| 铝 (Al) | 5.5-6.75% |
| 钒 (V) | 3.5-4.5% |
| 氧气 (O) | ≤ 0.13% |
| 氮 (N) | ≤ 0.05% |
| 碳 (C) | ≤ 0.08% |
| 铁（Fe） | ≤ 0.25% |
关键的合金元素是铝和钒。铝能提高强度，降低密度。钒能提高强度和延展性。与 Ti64 相比，Ti64ELI 的间隙元素氧、氮和碳含量较低，因此延展性更好。
Ti64ELI 钛粉的特性
Ti64ELI 钛粉具有以下特性：
| 物业 | 价值 |
|---|---|
| 密度 | 4.43 克/立方厘米 |
| 熔点 | 1604-1660°C |
| 导热性 | 6.7 瓦/米-千克 |
| 电阻率 | 170 μΩ-cm |
| 杨氏模量 | 114 GPa |
| 拉伸强度 | 895-930 兆帕 |
| 屈服强度 | 825-875 兆帕 |
| 伸长率 | 10-15% |
| 泊松比 | 0.32-0.34 |
| 疲劳强度 | 400 兆帕 |
主要亮点
- 密度比钢低
- 在低温条件下仍能保持强度和韧性
- 强度高于商业纯钛
- 延展性低于锻造的 Ti64，但足以满足大多数应用要求
- 稳定的氧化保护层带来卓越的耐腐蚀性能
Ti64ELI 钛粉的应用
钛 Ti64ELI 粉末用于制造以下用途的零件：
航空航天 发动机部件、机身、涡轮机、紧固件、齿轮、液压系统
医疗和牙科： 整形外科植入物、假肢、手术器械、牙科植入物
汽车 阀门、连杆、赛车部件
海洋 螺旋桨、泵、轴、管道、配件
化学物质 用于处理腐蚀性化学品的热交换器、阀门和管道
体育用品： 高尔夫球杆、自行车架、网球拍、长曲棍球棒
快速成型制造： 用于航空航天、汽车和医疗领域的 3D 打印部件
在 AM 中，Ti64ELI 比 Ti64 更受青睐，因为在 3D 打印的 Ti64 部件中，导致脆性的间隙元素较少。此外，它还具有较高的生物相容性，可用于医疗植入物。
Ti64ELI 钛粉的规格
钛 Ti64ELI 粉末有以下规格：
| 参数 | 详细信息 |
|---|---|
| 颗粒大小 | 15-45 微米 |
| 生产方法 | 气体雾化 |
| 粒子形状 | 球形 |
| 尺寸分布 | D10: 20 微米，D50: 35 微米，D90: 40 微米 |
| 表观密度 | ~2.2 g/cc |
| 水龙头密度 | ~3.2 克/立方厘米 |
| 流动性 | 优秀 |
| 标准 | ASTM B348 23 级 |
可根据应用要求定制生产粒度为 63-106 微米的更大颗粒。更细的粒度可用于金属注射成型原料。
钛 Ti64ELI 粉供应商和定价
钛 Ti64ELI 粉末的部分主要供应商和价格详情包括
| 供应商 | 价格 |
|---|---|
| AP&C | $88/kg （订单重量大于 1000 公斤 |
| Arcam AB | $75/kg 对于大于 500 公斤的订单 |
| TLS 技术 | 大于 100 千克的订单为 100 欧元/千克 |
| LPW 技术 | 大于 100 公斤的订单为 70-90 英镑/公斤 |
| 中石油粉末 | $80-100/kg 用于 >100 kg |
根据订单数量、粒度分布和地点的不同，价格从每公斤 $70-100 不等。少量样品和研究样品的价格超过 $500/公斤。
Ti64 和 Ti64ELI 钛粉的比较
以下是 Ti64ELI 和 Ti64 钛合金的比较：
| 参数 | Ti64ELI | Ti64 |
|---|---|---|
| 间隙 O、C、N | 较低 | 更高 |
| 延展性 | 更高 | 较低 |
| 韧性 | 更好 | 贫穷 |
| 焊接性 | 优秀 | 中度 |
| 耐腐蚀性 | 可比性 | 可比性 |
| 实力 | 可比性 | 可比性 |
| 费用 | 更高 | 较低 |
| AM 适用性 | 优秀 | 中度 |
Ti64ELI 与 Ti64 相比的优势
- 更好的延展性和断裂韧性
- 在增材制造过程中降低开裂倾向
- 可通过热处理达到更高的强度水平
- 更耐氢气吸收和脆化
Ti64ELI 与 Ti64 的局限性：
- 原材料纯度和加工过程导致成本增加
- 不建议用于 300°C 以上的高温应用
- 与 Ti64 相比，合金开发数据较少
Ti64ELI 钛粉的优缺点
优势
- 出色的强度重量比
- 生物惰性可用于医疗植入物
- 耐消毒和高压灭菌
- 在恶劣环境中抗腐蚀
- 与传统工艺和快速成型工艺兼容
- 可热处理以调整性能
- 可进行电镀处理，以达到美观和粘合的目的
缺点
- 比不锈钢和铝合金昂贵
- 刚度比钢低，容易产生回弹
- 剪切强度比钢低
- 钛粉尘具有火灾危险
- 导热性低，难以加工
- 加工过程中容易发生咬合和卡死
- 粘接时必须进行的表面处理
- 在 AM 和焊接过程中需要惰性气体保护
常见问题
问：Ti64ELI 和 Ti64 之间有何区别？
答：与 Ti64 相比，Ti64ELI 的间隙氧、氮和碳含量更低。这使得 Ti64ELI 具有更好的延展性和断裂韧性。
问：Ti64ELI 粉末有哪些用途？
答：主要应用于航空航天部件、医疗植入物、汽车部件和 3D 打印。它广泛应用于要求高强度、低重量和耐腐蚀的行业。
问：AM 采用什么粒度？
答：粉末床熔融 AM 工艺（如选择性激光熔融 (SLM) 和电子束熔融 (EBM)）建议使用 15-45 微米的粒度。
问：与不锈钢相比，Ti64ELI 有哪些优势？
答：与不锈钢相比，Ti64ELI 具有更高的强度重量比、更好的耐腐蚀性和更好的生物相容性。但是，Ti64ELI 的价格也更高。
问：Ti64ELI AM 零件需要进行哪些后处理？
答：AM 零件可能需要热等静压 (HIP)、热处理和机加工，以达到所需的尺寸、表面光洁度和材料性能。
问：Ti64ELI 部件能否焊接以进行维修或连接？
答：是的，Ti64ELI 具有优异的可焊性。可使用激光焊接、电子束焊接和电弧焊接来焊接 Ti64ELI 零件。适当的保护是防止氧化的必要条件。
结论
总之，Ti64ELI 钛粉具有高强度、低重量、耐腐蚀、生物相容性、可加工性和热处理性等优点。其应用领域涵盖航空航天、医疗、汽车、化工和消费行业。利用增材制造技术，复杂的 Ti64ELI 部件可以直接从 CAD 数据中进行 3D 打印，按需生产轻质结构部件。不过，Ti64ELI 比 Ti64 成本高，加工难度大。总体而言，Ti64ELI 的性能超越了传统钛合金的极限。