Ti6Al4V 粉末

Ti6Al4V 粉末概述

Ti6Al4V 粉末也称为 5 级钛合金，是最受欢迎的钛合金粉末之一。它的主要合金元素是 6% 铝和 4% 钒，其余为钛。

球形粉末 ti6al4v 具有高强度、低重量和耐腐蚀性的优异组合、 生物相容性和可加工性。

Ti6Al4V 粉末的主要特性和优势：

Ti6Al4V 粉末性能和特点

属性	详细信息
组成	Ti-6Al-4V 合金
密度	4.43 克/立方厘米
粒子形状	主要是球形
尺寸范围	15-45 微米
表观密度	真实密度高达 60%
流动性	良好
实力	钛合金的高
耐腐蚀性	优秀

由于 Ti6Al4V 具有均衡的特性，因此广泛应用于航空航天、医疗、汽车、化工和消费行业。

Ti6Al4V 粉末成分

Ti6Al4V 粉末的典型成分：

Ti6Al4V 粉末成分

要素	重量 %
钛	平衡
铝质	5.5-6.75%
钒	3.5-4.5%
氧气	<0.2%
碳	<0.1%
氮	<0.05%
氢气	<0.015%
铁	<0.3%

• 钛形成基体，提供强度和耐腐蚀性
• 铝能稳定α相并增加强度
• 钒能稳定β相并改善加工性能
• 其他限制为杂质的元素

经过优化的钛-铝-钒比例可提供出色的强度、延展性、断裂韧性和疲劳强度组合。

Ti6Al4V 粉末物理性质

Ti6Al4V 粉末物理性质

物业	价值观
密度	4.43 克/立方厘米
熔点	1604-1660°C
导热性	6.7 W/mK
电阻率	170 μΩ-cm
热膨胀系数	8.4 x 10^-6 /K
最高服务温度	400°C

• 密度比钢低
• 熔点高，可在中度高温下使用
• 低导热性要求在设计时加以考虑
• 电阻率高，适用于耐腐蚀紧固件
• CTE 低于钢和镍合金

这些特性使 Ti6Al4V 非常适合各行各业的许多轻质结构应用。

Ti6Al4V 粉末机械性能

Ti6Al4V 粉末机械性能

物业	价值观
拉伸强度	950 - 1050 兆帕
屈服强度	860 - 950 兆帕
伸长率	10 – 18%
硬度	330 - 380 HB
弹性模量	110 - 120 GPa
疲劳强度	400 - 500 兆帕

• 高强度与合理延展性的完美结合
• 强度超过其他等级的钛，如商业纯钛
• 硬度高于非合金钛
• 出色的疲劳寿命使其适用于循环加载应用

这些特性使 Ti6Al4V 适用于要求高比强度和抗疲劳性的苛刻应用。

Ti6Al4V 粉末应用

Ti6Al4V 粉末广泛应用于各个行业：

Ti6Al4V 粉末应用

行业	用途
航空航天	机身结构部件、发动机部件
生物医学	整形外科和牙科植入物
汽车	连杆、阀门、弹簧
化学	储罐、容器、热交换器
消费者	体育用品、表壳、手机机身
三维打印	航空航天和医疗部件

一些具体的产品应用包括

• 骨板、关节置换植入物
• 飞机和直升机结构部件
• 汽车发动机气门和连杆
• 管道、泵、阀门等化工设备
• 体育用品，包括高尔夫球杆和自行车架
• 轻质结构的快速成型制造

Ti6Al4V 具有最佳的强度重量比和生物相容性，适用于这些要求苛刻的行业的关键结构部件。

Ti6Al4V 粉末规格

Ti6Al4V 粉末的主要规格和标准：

Ti6Al4V 粉末标准

标准	说明
ASTM F2924	增材制造 Ti6Al4V 合金
ASTM F3001	用于 AM 的气体雾化钛合金粉末规格
AMS 4954	用于增材制造的 Ti-6Al-4V 粉末的成分限制
ASTM B348	钛和钛合金粉的规格
ASTM F1472	用于外科植入物的锻造 Ti6Al4V 合金

这些定义

• 化学成分范围
• 所需的机械性能
• 粉末生产方法 - 惰性气体雾化
• 杂质限值，如 O、N、C、Fe
• 粒度分布和形态
• 验证粉末质量的测试方法

符合这些规格的认证 Ti6Al4V 粉末可确保各行业不同应用的最佳特性和性能。

Ti6Al4V 粉末粒度

Ti6Al4V 粉末粒度分布

颗粒大小	特点
15-45 微米	通用尺寸范围
45-100 微米	优化用于冷喷涂
5-25 微米	激光 AM 工艺中使用的精细尺寸

• 更细的粉末可提供更高的分辨率和表面光洁度
• 较粗的粉末适合冷喷涂等高沉积率方法
• 根据使用的生产方法定制尺寸范围
• 球形形态在不同大小范围内都能保持不变

控制粒度分布和形态对于实现高粉末堆积密度、流动性和最终零件性能至关重要。

Ti6Al4V 粉末表观密度

Ti6Al4V 粉末表观密度

表观密度	详细信息
真实密度高达 60%	球形粉末形态
2.6 - 3.0 克/立方厘米	提高包装密度

• 更高的表观密度可提高粉末流动性和模具填充效率
• 通过优化球形粉末，可达到 65% 的数值
• 表观密度高，最大限度地缩短了印刷周期

最大限度地提高表观密度可实现高效的自动粉末压制和烧结，达到全密度。

Ti6Al4V 粉末生产方法

Ti6Al4V 粉末生产

方法	详细信息
气体雾化	高压惰性气体将熔融合金流分解成细小液滴
真空电弧熔化	在真空中精炼和熔化的高纯度输入材料
多次重熔	提高化学均匀性
筛分	将粉末分成不同粒度的部分

• 使用惰性气体进行气体雾化可产生洁净的球形粉末
• 真空处理可最大限度地减少气体杂质
• 多次重熔可提高成分的一致性
• 后处理可实现粒度分布控制

自动化方法与严格的质量控制相结合，生产出可靠、稳定的 Ti6Al4V 粉末，适用于关键应用领域。

Ti6Al4V 粉末定价

Ti6Al4V 粉末定价

系数	对价格的影响
纯度等级	纯度越高，价格越高
颗粒大小	超细粉更贵
订购数量	批量订购可降低价格
生产方法	使用多次重熔会增加成本
包装	填充氩气的气瓶成本更高
准备时间	更快的交货时间会提高价格

指示性定价

• 用于医疗应用的 Ti6Al4V：每公斤 $150-250
• 工业用 Ti6Al4V每公斤 $100-150

对于吨级范围内的批量订单，可大幅降低定价。

Ti6Al4V 粉末供应商

Ti6Al4V 粉末供应商

公司名称	地点
AP&C	美国、加拿大
木匠添加剂	美国
Met3DP	中国
TLS 技术	德国
山特维克鹗	英国
泰克纳	加拿大

关键选择因素：

• 提供各种纯度等级和颗粒尺寸
• 不同批次的粉末质量和一致性
• 生产能力和交付周期
• 符合医疗和航空航天标准
• 根据订单量定价
• 技术专长和客户支持

Ti6Al4V 粉末的处理和储存

Ti6Al4V 粉末处理

建议	原因
避免吸入	由于细微颗粒有损伤肺组织的风险
使用防护面罩	防止误食
在通风处处理	减少空气中的颗粒悬浮物
确保无火源	粉末可在氧气环境中燃烧
遵守防静电协议	操作时防止静电放电引起火灾
将密封容器存放在阴凉、干燥的地方	防止吸潮和反应

虽然 Ti6Al4V 粉末相对惰性，但在处理和储存过程中应采取建议的预防措施以保持纯度。

Ti6Al4V 粉末检验和测试

Ti6Al4V 粉末测试

测试	详细信息
化学分析	使用 ICP 光谱验证成分
粒径分布	激光衍射用于确定粒度分布
表观密度	使用霍尔流量计测量，符合 ASTM B212 标准
粉末形态	扫描电子显微镜成像检查颗粒的球形度
流速分析	使用霍尔流量计漏斗
水龙头密度测试	机械敲击粉末样品后测量的密度

测试可确保粉末符合适用标准所要求的化学成分、物理特性、形态、密度和流动性规格。

Ti6Al4V 粉末的优缺点

Ti6Al4V 粉末的优势

• 出色的强度重量比
• 高疲劳强度和断裂韧性
• 出色的耐腐蚀性
• 良好的延展性和可成形性
• 医疗用途的高生物相容性
• 与其他钛合金相比具有成本效益

Ti6Al4V 粉末的局限性

• 适度的高温抗氧化性
• 强度低于某些钛合金
• 高反应性要求惰性加工气氛
• 在完全烧结状态下难以加工
• 合金焊接的局限性
• 钒元素的毒性问题

与 Ti64 和 Ti Grade 2 粉末的比较

Ti6Al4V 与 Ti64 和 2 级粉末的对比

参数	Ti6Al4V	Ti64	Ti 2 级
铝质	6%	6%	–
钒	4%	4%	–
实力	950-1050 兆帕	950-1050 兆帕	420-550 兆帕
延展性	10-18%	10-18%	15-30%
费用	中度	中度	低
用途	航空航天、医疗	航空航天、汽车	工业、消费

• Ti6Al4V 和 Ti64 的特性几乎完全相同
• 2 级钛具有更好的延展性，但强度较低
• 需要高强度的关键结构件首选 Ti6Al4V

Ti6Al4V 粉末常见问题解答

问：Ti6Al4V 粉末的主要用途是什么？

答：主要应用包括航空航天结构部件、生物医学植入物（如髋关节和膝关节）、汽车部件（如阀门和连杆）、化学加工设备以及消费品（如运动器材和手表外壳）。

问：为什么 Ti6Al4V 是最受欢迎的钛合金？

答：Ti6Al4V 提供了高强度、低密度、断裂韧性、耐腐蚀性、生物相容性、可焊性和适中成本的最佳全面组合。

问：在使用 Ti6Al4V 粉末时应采取哪些预防措施？

答：建议采取的预防措施包括使用防护装备、在惰性环境中处理、避免火源、控制静电、使用无火花工具以及将密封容器存放在阴凉干燥处。

问：钒对 Ti6Al4V 合金的性能有何影响？

答：钒是一种β稳定剂，可改善加工性。它还有助于沉淀硬化，从而赋予合金强度和高温抗蠕变性。