Vue d'ensemble Poudre de titane et de silicium
La poudre de titane et de silicium est une poudre d'alliage composée de titane et de silicium. Elle offre une combinaison unique de propriétés qui la rendent adaptée à une large gamme d'applications.
Les principaux avantages de la poudre de silicium titane sont les suivants :
- Rapport résistance/poids élevé
- Bonne résistance à la corrosion et à l'oxydation
- Capacité à résister à des températures élevées
- Faible coefficient de dilatation thermique
- Non toxique et biocompatible
La poudre de titane et de silicium peut être produite par diverses méthodes telles que l'atomisation de gaz, l'alliage mécanique et la synthèse par plasma thermique. La composition et les propriétés peuvent être adaptées en ajustant le rapport Ti/Si ainsi que les paramètres de production.
Types de poudre de titane et de silicium
La poudre de silicium titane est disponible en différentes compositions, tailles de particules et morphologies en fonction de la méthode de production et de l'application envisagée :
| Type | Composition typique | Taille des particules | Morphologie |
|---|---|---|---|
| Ti-6Si | 6% Si, balance Ti | 15-45 μm | Sphérique |
| Ti-10Si | 10% Si, solde Ti | 106-250 μm | Irrégulier |
| Ti-15Si | 15% Si, balance Ti | 45-106 μm | Floconneux |
Ti-6Si avec de petites particules sphériques offre une bonne fluidité pour la fabrication additive. Ti-10Si La poudre irrégulière convient à la pulvérisation thermique. Ti-15Si La morphologie en flocons permet d'augmenter la surface pour les applications de frittage.
Composition de la poudre de titane et de silicium
La teneur en silicium de la poudre de silicium de titane peut varier de 6 à 15 %. Le silicium améliore la résistance, le module d'élasticité et les propriétés à haute température du titane. Il affine également la microstructure, ce qui améliore la ductilité et la résistance à la rupture.
Avec des ajouts de silicium plus importants, des problèmes tels que la difficulté d'usinage et la fragilité accrue commencent à apparaître. Les ajouts optimaux de silicium dépendent donc de l'application – ; environ 6 % pour la fabrication additive, 10 % pour la pulvérisation thermique et 15 % pour le frittage.
Les traces d'impuretés dans la poudre de silicium titane provenant du processus de production peuvent inclure :
| Impureté | Composition typique |
|---|---|
| Oxygène (O) | 0.15% |
| Azote (N) | 0.05% |
| Carbone (C) | 0.08% |
| Fer (Fe) | 0.30% |
Le contrôle des niveaux d'impuretés est crucial pour la qualité des poudres, car elles peuvent avoir un impact négatif sur les propriétés mécaniques.
Propriétés de la poudre de titane et de silicium
Les principales propriétés de la poudre de silicium titane sont les suivantes :
| Propriété | Valeurs typiques |
|---|---|
| Densité | 4,1-4,5 g/cm3 |
| Point de fusion | 1600-1700°C |
| Conductivité thermique | 6,7-10,5 W/mK |
| Résistivité électrique | 1,7-1,75 μΩ.m |
| Module de Young | 110-160 GPa |
| Poisson’s ratio | 0.32-0.34 |
| Résistance à l'oxydation | Jusqu'à 700°C dans l'air |
Plus la teneur en silicium est élevée, plus la densité, le module d'élasticité et la résistivité augmentent, tandis que la conductivité thermique diminue. L'optimisation de ces propriétés élargit les possibilités d'application des poudres de titane et de silicium.
Poudre de titane et de silicium Applications
Les principaux domaines d'application de la poudre de silicium titane sont les suivants :
| L'industrie | Applications | Avantages |
|---|---|---|
| Aérospatiale | Aubes de turbines, trains d'atterrissage | Haute résistance, résistance à la température |
| Automobile | Pièces de moteur, soupapes | Résistance à l'usure et à la corrosion |
| Biomédical | Implants, dispositifs | Biocompatible, non toxique |
| Fabrication additive | Composants imprimés en 3D | Faible densité, bonne imprimabilité |
| Pulvérisation thermique | Revêtements | Dureté élevée et résistance à l'usure |
La composition et les propriétés sur mesure des poudres de silicium titane les rendent adaptées à ces applications critiques dans toutes les industries.
Spécifications de la poudre de silicium titane
Les poudres de silicium titane sont disponibles selon diverses spécifications internationales et industrielles :
| Standard | Notes | Taille des particules | Impuretés |
|---|---|---|---|
| ASTM B981 | 5e année, 23 | 63-150 μm | Limites de Fe, C, N |
| AMS 4995 | Type A, B, C | 45-125 μm | Limites O, N, C |
| AP&C | TSi6, TSi10 | 20-63 μm | Composition personnalisée |
Les spécifications imposent la distribution de la taille des particules, la morphologie, les caractéristiques d'écoulement, la densité apparente ainsi que des limites strictes pour les impuretés. Le respect des normes de certification est essentiel pour l'assurance du contrôle de la qualité.
Fournisseurs du marché de la poudre de silicium titane
Parmi les principaux fournisseurs mondiaux de poudre de silicium titane, on peut citer
| Entreprise | Capacité de production | Prix |
|---|---|---|
| AP&C | 1500 tonnes par an | 55-75 $ par kg |
| TLS Technik | 1000 tonnes par an | 45-90 $ par kg |
| AMETEK | 500 tonnes par an | 60-120 dollars par kg |
| Sandvik | 250 tonnes par an | 75-150 $ par kg |
Les prix dépendent du volume de la commande, de la composition de la poudre, des caractéristiques des particules et du niveau de contrôle de la qualité conformément aux spécifications. Les commandes personnalisées plus importantes ont tendance à avoir une plus grande marge de négociation sur les conditions de prix que les achats de petits lots standard.
Le pour et le contre de la Poudre de titane et de silicium
| Pour | Cons |
|---|---|
| Rapport résistance/poids élevé | Cher par rapport à l'acier |
| Excellente résistance à la corrosion | Réactivité avec l'oxygène à haute température |
| Bonnes propriétés à haute température | ductilité inférieure à celle du titane pur |
| Faible toxicité | Difficile à usiner dans certaines compositions |
| Propriétés personnalisables | Fournisseurs et capacité de production limités |
En optimisant la composition et les méthodes de production, les poudres de titane et de silicium offrent des performances inégalées malgré certaines limitations.
Comparaison avec les alternatives
Vs acier inoxydable : Plus cher mais rapport résistance/poids beaucoup plus élevé, peut résister à des températures plus élevées
Vs alliages d'aluminium : Densité plus élevée mais meilleure stabilité environnementale et propriétés mécaniques
Vs alliages de titane : Plus fragile, mais résistance au fluage à haute température et module supérieurs
Vs alliages de tungstène : Densité plus faible et facilité de mise en œuvre, mais comportement inférieur en matière de protection contre les rayonnements
Parmi les alliages avancés concurrents, poudres de titane et de silicium se distinguent par le mélange de propriétés sur mesure que permet l'alliage de silicium et de titane.
FAQ
Voici quelques questions fréquemment posées sur la poudre de silicium titane :
Q : À quoi sert la poudre de silicium titane ?
A : La poudre de silicium titane est utilisée pour fabriquer des composants de haute performance pour l'aérospatiale, l'automobile, les dispositifs biomédicaux, la fabrication additive, les revêtements par projection thermique, etc. en raison de son excellente solidité, de sa résistance à la température et de sa biocompatibilité.
Q : La poudre de silicium titane contient-elle du titane et du silicium ?
A : Oui, il s'agit d'une poudre d'alliage composée de titane et de silicium dans des proportions variables telles que Ti-6Si, Ti-10Si en fonction de la composition désignée.
Q : Quelles méthodes de traitement peut-on utiliser pour la poudre de silicium titane ?
A : Les principales voies de traitement comprennent la fabrication additive (impression 3D), le moulage par injection de poudre, la pulvérisation thermique, la métallurgie des poudres, y compris le pressage & ; le frittage, le pressage isostatique à chaud (HIP) et le traitement thermique.
Q : Quelles sont les propriétés mécaniques de la poudre de silicium titane ?
A : Sa densité est comprise entre 4,1 et 4,5 g/cm3, son module d'élasticité entre 110 et 160 GPa, sa résistance entre 500 et 1100 MPa, son allongement entre 5 et 15 %, et sa température maximale d'utilisation jusqu'à 700 °C dans l'air. Les propriétés dépendent de la composition et du traitement.
Q : La poudre de silicium titane nécessite-t-elle un stockage ou une manipulation particulière ?
A : Il s'oxyde rapidement au-dessus de 500°C en formant des oxydes de surface fragiles. Il est donc nécessaire de sceller les gaz inertes et de limiter l'humidité pendant le stockage et la manipulation afin de contrôler la contamination.
Q : Quelles sont les alternatives à l'utilisation de la poudre de silicium titane ?
A : Les alternatives comprennent les aciers inoxydables, les alliages de titane, les alliages d'aluminium et les alliages de tungstène. Mais le silicium titane offre la meilleure combinaison de propriétés équilibrées en termes de résistance, de densité, de rigidité, de biocompatibilité et de stabilité à haute température.