Aperçu des poudres de molybdène et de titane
Poudres de molybdène et de titane sont des poudres composées de molybdène et de titane. Elles présentent une combinaison unique des propriétés de chaque élément, ce qui les rend adaptées aux applications nécessitant une grande solidité, une résistance à la chaleur et une conductivité électrique.
Informations clés sur les poudres de molybdène et de titane :
- Composition – ; Variable, généralement 20-80% de molybdène et le reste de titane.
- Taille des particules – ; de l'échelle du micromètre à celle du nanomètre
- Méthodes de production – ; Broyage à billes à haute énergie, atomisation gaz/eau, procédé plasma à électrode rotative
- Applications courantes – ; Fabrication additive, revêtements par pulvérisation thermique, alliages de brasure
- Propriétés principales – ; Haute résistance, excellente résistance à la corrosion, conductivité électrique, faible dilatation thermique
Les poudres de molybdène et de titane offrent des propriétés améliorées par rapport aux métaux individuels seuls. En ajustant la composition, les caractéristiques de la poudre peuvent être adaptées à différentes applications de haute performance.
Les types
| Type | Composition | Description |
|---|---|---|
| Riche en molybdène | 80% Mo, 20% Ti | Dureté et résistance élevées, conductivité thermique. Résistance à l'oxydation inférieure à celle des alliages riches en titane. |
| Riche en titane | 20 % Mo, 80 % Ti | Excellente résistance à la corrosion avec une résistance et une conductivité utiles. Plus ductile que les types riches en molybdène. |
| Intermédiaire | 40-60% Mo, solde Ti | Combinaison équilibrée des propriétés du molybdène et du titane. Alliage à usage général. |
| Nanocomposite | Nanoparticules de Mo et de Ti | Excellente résistance grâce à la taille fine des grains. Utilisé dans les revêtements et les structures à haute performance. Ductilité plus faible. |
Table 1: Types de poudres de molybdène et de titane et leur composition typique
Composition et production
Les poudres de molybdène et de titane contiennent entre 20 et 80 % de molybdène, le reste étant du titane. D'autres éléments d'alliage comme le nickel, le chrome, l'aluminium peuvent être ajoutés en petites quantités pour modifier des propriétés spécifiques.
| Méthode de production | Description | Caractéristiques des particules |
|---|---|---|
| Broyage à billes à haute énergie | Soudage à froid répété et fracturation de particules de poudre à l'aide d'un agent de broyage | Large distribution des tailles, morphologie irrégulière, particules composites |
| atomisation du gaz | Refroidissement rapide d'un alliage en fusion par un gaz à haute pression | Morphologie sphérique, microstructure fine, distribution granulométrique serrée |
| Vaporisation de l'eau | Utilise un jet d'eau au lieu de gaz pour l'atomisation | Particules moins sphériques par rapport à l'atomisation au gaz, gamme de tailles plus large |
| Procédé d'électrodes rotatives à plasma | Filage des électrodes et fusion/solidification rapide | Contrôle de la distribution de la taille et de la morphologie des particules |
Table 2: Aperçu des techniques de production des poudres de molybdène et de titane
L'atomisation au gaz et le processus d'électrodes rotatives à plasma permettent de contrôler au mieux les caractéristiques de la poudre, telles que la distribution de la taille des particules, la forme et la structure interne de l'alliage.
Propriétés des poudres de molybdène et de titane
| Propriété | Élément contributif | Détails |
|---|---|---|
| La force | Molybdène | Très haute limite d'élasticité et de résistance à la traction grâce au renforcement par le molybdène en solution solide/dispersion |
| Dureté | Molybdène | Jusqu'à Rockwell 60 HRC selon la composition |
| Résistance à la corrosion | titane | Excellente résistance à de nombreux acides, aux environnements marins, etc. grâce aux oxydes de surface protecteurs. |
| Résistance à l'oxydation | titane | Résiste à l'oxydation jusqu'à environ 600°C. Les alliages riches en molybdène sont moins résistants. |
| Conductivité thermique | Molybdène | Utile pour les applications à flux thermique élevé telles que les électrodes et les composants de gestion thermique. |
| Conductivité électrique | Molybdène | Utilisé dans les matériaux spéciaux réactifs à la conductivité, les revêtements par pulvérisation thermique |
| Dilatation thermique | titane | Expansion inférieure d'environ 30 % à celle des aciers, ce qui améliore la résistance à la fatigue thermique. |
Table 3: Aperçu des principales propriétés des poudres de molybdène et de titane et des éléments qui y contribuent
La résistance élevée provient principalement des propriétés intrinsèques du molybdène et du renforcement du titane en solution solide, tandis que le titane confère une résistance utile à la corrosion. En ajustant la composition, il est possible d'équilibrer la résistance, la conductivité et d'autres propriétés.
Applications
Poudres de molybdène et de titane sont utilisés dans des applications avancées où leur combinaison spéciale de propriétés est nécessaire :
| application | Utilisations et avantages |
|---|---|
| Fabrication additive | Pièces de haute dureté dont la résistance dépasse celle des matériaux corroyés. Excellente résistance à la corrosion. |
| Revêtements par pulvérisation thermique | Protection contre l'usure, contacts électriques avec une bonne conductivité et une bonne résistance à la température. |
| Alliages d'apport pour brasage | Assemblage d'alliages de titane ou de combinaisons de métaux dissemblables avec des coefficients de dilatation correspondants. |
| Pièces structurelles frittées | Pièces de haute performance en forme de filet avec des propriétés physiques adaptées. |
| Matériaux réactifs spécialisés | Des débits d'énergie élevés lorsqu'ils sont formulés sous forme de thermites ou de composites réactifs intermétalliques. |
Table 4: Aperçu des applications et des utilisations des poudres de molybdène et de titane
La capacité d'imprimer en 3D des formes personnalisables et très résistantes fait de la fabrication additive un secteur de croissance majeur. Les poudres permettent également de réaliser des revêtements protecteurs et des applications d'assemblage avancées qui ne sont pas facilement réalisables par d'autres méthodes.
Spécifications des poudres de molybdène et de titane
Les poudres de molybdène et de titane sont disponibles selon diverses spécifications industrielles et nationales :
| Standard | Description |
|---|---|
| ASTM B939 | Couvre les alliages de molybdène avec >50% de teneur en molybdène pour les applications de projection thermique |
| AMS 7758 | Poudre d'alliage à base de nickel et norme de traitement, y compris les mélanges de titane et de molybdène |
| MIL-PRF-32495 | Norme de performance pour les poudres de molybdène et d'alliages de molybdène |
| ISO 21818-1 | Spécification des poudres pour la fabrication additive : composition, taille, production et essais |
Table 5: Spécifications industrielles et militaires pour les poudres de molybdène et de titane
Ces spécifications visent à normaliser la qualité des poudres et à garantir la cohérence d'un lot à l'autre pour les applications critiques. Elles évoluent en permanence pour répondre aux exigences de l'industrie.
Fournisseurs et prix
Les poudres de molybdène et de titane sont disponibles auprès des principaux fournisseurs de poudres métalliques et des entreprises spécialisées dans la fabrication additive :
| Fournisseur | Prix de départ par kg |
|---|---|
| Sandvik Osprey | $450 |
| Produits en poudre pour charpentier | $200 |
| Erasteel | $250 |
| AP&C | $500 |
| Éléments américains | $3000 |
Table 6: Aperçu de quelques fournisseurs de poudre de molybdène et de titane et prix indicatifs
Les prix peuvent varier considérablement en fonction de la pureté, des caractéristiques de la poudre et des quantités commandées, allant de quelques centaines de dollars par kg à plusieurs milliers. Les alliages sur mesure et l'optimisation des particules peuvent être soumis à des quantités minimales de commande.
Comparaison
Poudres de molybdène et de titane vs. poudres de molybdène métal
| Paramètres | poudre de molybdène et de titane | Poudre de molybdène pur |
|---|---|---|
| Densité | 5-6 g/cc | 10 g/cc |
| La force | Très élevé (>1 GPa) | Haut |
| Résistance à l'oxydation | Bon grâce au titane | Médiocre, nécessite des atmosphères protectrices |
| Conductivité thermique | Modéré (~100 W/m.K) | Très élevé (140 W/m.K) |
| Coût | Élevé (250-500 dollars par kg) | Faible (30-50 $ par kg) |
Table 7: Comparaison des poudres de molybdène et de titane avec les poudres de molybdène pur
Les poudres de molybdène et de titane présentent une résistance à la corrosion et à l'oxydation nettement supérieure à celle du molybdène pur, mais perdent une partie de leur conductivité thermique. L'ajout de titane réduit également la densité. Le coût est plus élevé mais justifiable pour les applications nécessitant les performances uniques de l'alliage.
Poudres de molybdène et de titane vs. poudres d'acier inoxydable
| Paramètres | poudre de molybdène et de titane | Poudre d'acier inoxydable |
|---|---|---|
| La force | Très élevé | Moyen |
| Dureté | Jusqu'à Rockwell 60 HRC | Max. Rockwell 45 HRC |
| Résistance à la corrosion | Excellente grâce à la couche d'oxyde de titane | Bon pour les aciers inoxydables de la série 300 |
| Conductivité thermique | Modéré (~100 W/m.K) | Médiocre (~20 W/m.K) |
| Coût | Élevé (250-500 dollars par kg) | Faible (5-30 $ par kg) |
Table 8: Comparaison des poudres de molybdène et de titane avec les poudres d'acier inoxydable
Poudres de molybdène et de titane offrent à la fois une plus grande solidité et une meilleure résistance à la corrosion que les aciers inoxydables standard. Ils offrent en outre une conductivité thermique beaucoup plus élevée. Le coût est plus élevé mais vaut la peine pour les applications spécialisées.
Avantages et limites
Avantages
- Résistance extrêmement élevée dépassant celle des matériaux corroyés/forgés
- Propriétés physiques adaptables en ajustant le rapport molybdène/titane
- Excellente résistance à la corrosion grâce à la couche protectrice d'oxyde de titane
- Conductivité thermique et électrique utile du molybdène
- Faible coefficient de dilatation thermique par rapport aux aciers
- Convient à la fabrication additive et aux applications émergentes
Limites
- Plus cher que les alliages conventionnels tels que les aciers inoxydables
- Température maximale d'utilisation inférieure à celle du molybdène pur
- Les compositions fragiles riches en molybdène présentent une mauvaise ductilité/résistance à la rupture.
- Réactif avec les métaux en fusion, ce qui limite les possibilités de soudage et de brasage
- Traitement sous atmosphère contrôlée nécessaire pour les pièces à forte teneur en molybdène
Questions fréquemment posées
Q : Quel est le principal avantage d'utiliser des poudres de molybdène et de titane plutôt que des poudres de métal pur ?
R : Les poudres de molybdène et de titane offrent une combinaison synergique de résistance à la corrosion, de haute résistance, de conductivité thermique/électrique utile et de comportement de dilatation contrôlée que les métaux individuels seuls n'offrent pas. Cela facilite les applications spécialisées dans les environnements extrêmes.
Q : Comment les poudres de molybdène et de titane sont-elles fabriquées ?
R : L'atomisation au gaz et le processus d'électrodes rotatives à plasma permettent de contrôler au mieux les caractéristiques de la poudre. Le broyage à billes à haute énergie produit des poudres composites en fracturant et en soudant à froid les matières premières.
Q : Quelles sont les industries qui utilisent les poudres de molybdène et de titane ?
R : L'aérospatiale, le pétrole et le gaz, le traitement chimique, la production d'énergie et les implants médicaux favorisent l'adoption de pièces en molybdène et en titane fabriquées par fabrication additive ou par frittage. Les propriétés uniques du titane molybdène conviennent également à des applications de niche telles que les matériaux réactifs et les revêtements conducteurs.
Q : La fabrication additive est-elle la principale application de ces poudres ?
R : La fabrication additive est le segment d'application qui connaît la croissance la plus rapide en raison des pièces de haute performance qu'elle permet. Cependant, les poudres de molybdène et de titane sont également très utilisées comme revêtements de pulvérisation thermique et comme alliages d'apport pour brasure dans d'autres industries clés.
Q : Comment les coûts se comparent-ils à ceux d'autres solutions courantes comme les aciers inoxydables ou les alliages de tungstène ?
R : Les poudres de molybdène et de titane sont de 5 à 20 fois plus chères que les nuances d'acier inoxydable par unité de masse. Cependant, elles offrent des propriétés mécaniques et une résistance à la corrosion considérablement améliorées. Elles constituent des substituts plus abordables aux alliages de tungstène en termes de coûts des matières premières et des pièces finies.