Titanyum Alaşımlı Tozlara Genel Bakış

Bu Gönderiyi Paylaş

İçindekiler

Titanyum alaşım tozları seçici lazer sinterleme (SLS) ve elektron ışını eritme (EBM) gibi eklemeli üretim süreçleri için kullanılan toz formundaki titanyum bazlı metalik malzemeleri ifade eder. Toz metalurjisi, işlenmiş ürünlere kıyasla üstün mekanik özelliklere sahip karmaşık titanyum bileşenlerin oluşturulmasına olanak tanır.

Titanyum alaşımları, yüksek mukavemet-ağırlık oranı, yorulma direnci ve korozyon direnci nedeniyle değerlidir. İnce tozlar halinde işlendiklerinde, havacılık, tıp, dişçilik, otomotiv ve diğer uygulamalar için karmaşık ve hafif parçaları 3D yazdırmak için kullanılabilirler.

Bu kılavuz, çeşitli titanyum alaşım tozları, özellikleri, uygulamaları, spesifikasyonları, tedarikçileri, maliyetleri, toz bazlı AM ekipmanının kurulumu, işletimi ve bakımı ve daha fazlası hakkında kapsamlı bir bakış sunmaktadır.

Titanyum Alaşımlı Toz Çeşitleri

Titanyum alaşımları genellikle alfa, alfa-beta ve beta alaşımları olarak kategorize edilir. Yaygın titanyum tozları şunları içerir:

TipKompozisyonÖzellikler
Ti-6Al-4V6 alüminyum, %4 vanadyumAlfa-beta alaşımı, mukavemet, kaynaklanabilirlik nedeniyle havacılık ve uzay bileşenleri için en popüler olanı
Ti-6Al-7Nb6 alüminyum, %7 niyobyumAlfa-beta alaşımı, Ti-6Al-4V'den daha yüksek mukavemet
Ti-5Al-5Mo-5V-3Cr5'er alüminyum, molibden, vanadyum ve kromAlfa alaşımına yakın, mükemmel korozyon direnci ve yüksek sıcaklık dayanımı
Ti-55535 alüminyum, %5 molibden, %4 niyobyum, %3 vanadyum, %1 zirkonyumYorulma mukavemeti nedeniyle kompresör parçaları için kullanılan alfa alaşımına yakın
Ti-10V-2Fe-3Al10 vanadyum, %2 demir, %3 alüminyumBeta alaşımı, tüm titanyum alaşımları arasında en yüksek mukavemet, ancak daha düşük süneklik

Titanyum Alaşımlı Tozların Özellikleri

Titanyum alaşım tozlarının temel özellikleri:

KarakteristikDetaylar
Parçacık şekliÇoğunlukla küresel, bazı düzensiz şekiller, akışkanlığı ve paketleme yoğunluğunu etkiler
Parçacık boyutu dağılımı15-45 mikron arasında dar dağılım yaygındır, nihai parça yoğunluğunu ve kalitesini etkiler
AkışkanlıkŞekil, boyut dağılımı, yüzey yapısına bağlıdır – sferoidizasyon ve akış ajanları ile iyileştirilir
Görünür yoğunlukBileşime, işleme yöntemine bağlı olarak yaklaşık 2,5-3,5 g/cc – daha yükseği daha iyidir
Musluk yoğunluğuPaketlemeye dayalı teorik yoğunluğun yaklaşık -80'i – daha yüksek olması nihai parça yoğunluğunu artırır
Oksit içeriğiİnce yüzey tabakası olarak bulunur, daha yüksek seviyeler nihai parçalarda kusurlara neden olabilir
Geri dönüştürülebilirlikOksijen ve nitrojen emilimine bağlıdır – genellikle 20'ye kadar yeniden kullanım döngüsü mümkündür

Titanyum Alaşımlı Tozların Uygulamaları

Titanyum alaşımlı tozlar, endüstrilerdeki kritik bileşenleri katkılı olarak üretmek için kullanılır:

EndüstriUygulamalar
Havacılık ve UzayYapısal gövde bileşenleri, jet motor parçaları, uçak gövdeleri, türbinler
TıbbiOrtopedik ve diş implantları, protezler, cerrahi aletler
OtomotivMotor parçaları, güç aktarma organları bileşenleri, kaput altı parçaları
EndüstriyelTakım, kalıp yapımı, robotik, üretim ekipmanları
Petrol ve gazVanalar, pompalar, kuyu başı bileşenleri, borular
KimyasalProses ekipmanları, reaktörler, ısı eşanjörleri

Faydaları arasında ağırlık tasarrufu, özelleştirme, basitleştirilmiş montajlar, daha hızlı prototip oluşturma ve geleneksel üretime kıyasla iyileştirilmiş yaşam döngüsü maliyetleri bulunmaktadır.

Titanyum Alaşımlı Tozlar
Titanyum Alaşımlı Tozlara Genel Bakış 3

Titanyum Alaşımlı Tozların Özellikleri

Titanyum alaşım tozları, AM proseslerinde kullanılmak üzere zorlu kimyasal, fiziksel ve mikroyapı özelliklerini karşılamalıdır:

ParametreTipik Özellikler
Saflık> titanyum, düşük O, C, N, H kirliliği
Parçacık şekliAğırlıklı olarak küresel
Parçacık boyutu15 ila 45 mikron
Boyut dağılımıD10 > 10 mikron, D90 < 100 mikron
Görünür yoğunluk>2,5 g/cc
Musluk yoğunluğu>3,5 g/cc
Hausner oranı<1.25
Akış hızı>25 s/50 g
Yüzey oksidi<3000 ppm
Dökme oksijen<2000 ppm
Azot<400 ppm
Hidrojen<150 ppm
Mikroyapıalfa, alfa-beta veya beta fazı

Toz kalite standartlarını karşılamak, hatasız yapılar, iyi mekanik özellikler ve yüzey kalitesi için kritik öneme sahiptir.

Titanyum Alaşım Tozları Tedarikçileri

Titanyum alaşım tozlarının önde gelen küresel tedarikçileri arasında şunlar yer almaktadır:

TedarikçiToz SınıflarıKalite Standartları
AP&CTi-6Al-4V, Ti-6Al-7Nb, Ti-5Al-5Mo-5V-3CrASTM B348, ASTM F2924, ASTM F3049
Marangoz KatkısıTi-6Al-4V ELI, Ti-6Al-4V, Ti 6-4, Ti CP2, Ti SP700ASTM F2924, ASTM F3001
LPW TeknolojiTi-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI, Ti-6Al-7Nb, Ti 5553ASTM F2924, ISO 23301
PraxairTi-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI, Ti CP-2, Beta-CASTM F2924, ASTM F3001
TLS TechnikTi-6Al-4V, Ti-6Al-4V ELI, Ti-5Al-5Mo-5V-3CrASTM F2924, ASTM F3001

Belirli uygulamalar için özel kaliteler de tedarik edilebilir.

Titanyum Alaşımlı Tozların Maliyeti

Titanyum alaşımı toz maliyetleri bağlı olarak değişir:

FaktörDetaylar
Alaşım bileşimiTi-6Al-4V en yaygın ve ekonomik
Kalite derecesiHavacılık ve uzay kaliteleri endüstriyelden daha pahalıdır
Sipariş hacmiYüksek miktarlarda toz fiyatı düşer
Parçacık boyutu aralığı30 mikronun altındaki ince tozlar daha maliyetlidir
TedarikçiFiyatlandırma markalar arasında farklılık gösterir
İşleme yöntemiGaz atomize tozlar plazma atomize tozlara göre daha maliyetli

Tipik fiyat aralıkları:

  • Ti-6Al-4V: Kg başına 150 ila 450 $
  • Ti-6Al-4V ELI: Kg başına 250 ila 600 $
  • Ti-6Al-7Nb: kg başına 400 ila 750 $
  • Ti 5553: kg başına 500 ila 800 $

Hurda titanyum geri dönüşümü maliyetleri -60 oranında azaltabilir.

Toz Elleçleme, Depolama ve Hazırlama

Titanyum alaşım tozlarının uygun şekilde taşınması, depolanması ve hazırlanması çok önemlidir:

EtkinlikProsedür
ElleçlemeMaruziyeti en aza indirmek için toz davlumbazları, vakum transfer sistemleri kullanın
DepolamaKapalı kapları nemsiz argon atmosferinde saklayın
KarıştırmaTozları ve geri dönüşüm malzemelerini doğru oranlarda karıştırın
KurutmaKusurları önlemek için 200°C'de 2-4 saat boyunca nemi giderin
ElemeTopaklanmaları parçalamak için tozları ince ağdan geçirin
Akış koşullandırmaSilika nanopartiküller gibi %0,1-0,5 akış ajanları ekleyin

Yüksek yeniden kullanım verimi ve son parça kalitesi sağlamak için kontaminasyon ve oksijen alımı en aza indirilmelidir.

Seçici Lazer Sinterleme Süreci

SLS sürecine genel bakış:

  • Toz ince tabakalar halinde yayılır ve yüksek güçlü bir lazerle seçici olarak kaynaştırılır
  • Destek yapıları parça ile eş zamanlı olarak inşa edilir
  • Parçalar tamamlanana kadar erimemiş toz yatağı içine gömülür
  • 3D parçayı ortaya çıkarmak için fazla toz çıkarılır

Titanyum alaşımlarının SLS'si şunları gerektirir:

  • Küresel morfolojiye sahip 15-45 mikron arası partikül boyutu
  • Düşük oksijen ve nitrojen içeriği
  • Hassas lazer enerji yoğunluğu optimizasyonu
  • Kontaminasyonu önlemek için inert gaz ortamı
  • Parçaların gerilim giderici ısıl işlemi

SLS karmaşık geometrileri mümkün kılar ancak yüzey kalitesi ve toleranslar EBM'den daha düşüktür.

Elektron Işını Eritme Süreci

EBM sürecine genel bakış:

  • Titanyum toz katmanları kaynaştırılmadan önce önceden ısıtılır
  • Daha iyi ısı dağılımı için parçalar platform yerine plaka üzerine inşa edilmiştir
  • Elektron ışını tozu bir vakum içinde seçici olarak eritir
  • Destek yapılarına gerek yoktur ve kullanılmayan toz geri dönüştürülebilir

Titanyum alaşımlarının EBM'si şunları gerektirir:

  • 45-105 mikron arası ince toz boyutları
  • Yüksek ışın gücü ≥ 3kW ve hızlandırma gerilimleri 30-60 kV
  • 5 x 10-5 mbar'ın altındaki vakum seviyeleri
  • 750°C'ye kadar yüksek sıcaklıkta ön ısıtma

EBM, SLS'ye kıyasla daha yüksek üretim hızları, daha iyi malzeme özellikleri ve yüzey kalitesi sağlar.

Titanyum Parçaların Sonradan İşlenmesi

AM ile yapılan titanyum parçalar işlem sonrası gerektirir:

SüreçAmaç
Toz gidermeİç boşluklardaki gevşek tozu temizleyin
Termal gerilim azaltmaIsıl işlem kullanarak artık gerilmeleri azaltın
Sıcak izostatik preslemeİç boşlukları ortadan kaldırın ve yoğunluğu artırın
Talaşlı İmalatBoyutsal doğruluğu ve yüzey kalitesini iyileştirin
Yüzey işlemleriÖzellikleri uyarlamak için kaplamalar veya işlemler uygulayın

Destek yapıları aynı titanyum malzemeden yapıldığı için kolayca çıkarılabilir.

Metal AM Ekipmanının Çalıştırılması ve Bakımı

Metal AM sistemlerinin güvenilir şekilde işletilmesi ve bakımının yapılması gerekir:

  • Operatörlerin makine yetenekleri, yazılım ve malzemeler konusunda eğitilmesi
  • Parametre optimizasyonu, kalite kontrol, iş akışları için SOP'lerin oluşturulması
  • Sensörler, kameralar kullanarak yapım süreçlerini izleme ve belgeleme
  • Filtrelerin, eleklerin, sileceklerin, silindirlerin düzenli olarak değiştirilmesi
  • Lazer optiklerinin, elektron ışını yayıcılarının ve odaklamanın kontrol edilmesi
  • Toz katmanı ve enerji dağıtım sistemlerinin kalibrasyonu
  • Argon, helyum, nitrojen kaynaklarının takibi ve değiştirilmesi
  • Yapı odalarının ve malzeme taşıma sistemlerinin temizlenmesi
  • OEM tavsiyelerine göre periyodik bakım

Proaktif bakım, çalışma süresini iyileştirir, ekipman ömrünü en üst düzeye çıkarır ve basılı parçaların optimum kalitede olmasını sağlar.

Titanyum Alaşımlı Toz Tedarikçisi Seçme

Titanyum alaşımı tozu tedarikçisi seçme faktörleri:

Dikkate almaDetaylar
Toz kaliteleriDesteklenen alaşım ve bileşim yelpazesi
Kalite sertifikalarıASTM, ISO ve diğer standartlara uygunluk
ÖzelleştirmeUygulamalar için özel tozlar üretebilme
Toplu analiz raporlarıHer parti için bileşim, özellikler ve test sonuçları
Test yetenekleriGelen malzemeler üzerinde yapılan kalite testlerinin kapsamı
Numune alma hizmetleriDeğerlendirme için ücretsiz numune sağlanması
Teslim süreleriTeslimat hedeflerini karşılamak için envanter seviyeleri ve üretim oranları
Minimum sipariş miktarlarıKüçük deneme siparişlerinde esneklik
Teknik uzmanlıkMüşterilere yardımcı olmak için metalurji ve uygulama bilgisi
Müşteri HizmetleriSorulara, sorunlara ve özel ihtiyaçlara karşı duyarlılık
FiyatlandırmaRekabetçi ve şeffaf fiyatlandırma, yüksek hacimlerde indirimler

Sıkı kalite kontrolüne sahip saygın tedarikçilerin seçilmesi, AM süreçlerine uygun yüksek performanslı titanyum alaşım tozlarının güvenilir bir şekilde temin edilmesini sağlar.

Titanyum Alaşımlı Tozların Artıları ve Eksileri

Avantajlar:

  • Yüksek mukavemet/ağırlık oranı
  • Korozyon ve yorulma direnci
  • Tıbbi kullanımlar için biyo-uyumluluk
  • Özelleştirilmiş alaşımlar üretilebilir
  • AM ile üretilen karmaşık, hafif geometriler
  • Eksiltmeli işlemeden daha hızlı ve daha ucuz
  • Azaltılmış teslim süreleri ve stoklar

Sınırlamalar:

  • Tozlar diğer malzemelere kıyasla pahalıdır
  • Sınırlı tedarikçi ve AM ekipmanı bulunabilirliği
  • Yüksek yoğunluk ve yüzey kalitesi elde etmek zordur
  • İkincil işlem genellikle gereklidir
  • Taşıma sırasında kontaminasyona duyarlı
  • İşlem sonrası maliyetli ve zaman alıcı olabilir
  • Kalite kontrol için kod ve standart eksikliği

AM teknolojisinde devam eden gelişmelerle birlikte titanyum alaşımlı tozlar, sürekli gelişen işleme zorluklarına karşı imalat sektörlerinde heyecan verici bir potansiyel sunmaktadır.

titanyum alaşımlı toz
Titanyum Alaşımlı Tozlara Genel Bakış 4

SSS

S: Toz metalürjisinde kullanılan başlıca titanyum alaşımları nelerdir?

C: Ti-6Al-4V, mükemmel mukavemeti, korozyon direnci ve kaynaklanabilirliği nedeniyle en yaygın titanyum alaşım tozudur. Diğer alaşımlar arasında daha yüksek mukavemet için Ti-6Al-7Nb ve biyomedikal kullanımlar için Ti 6-4 ELI bulunur.

S: Titanyum alaşımı toz kalitesi AM parçalarının özelliklerini nasıl etkiler?

C: Partikül boyutu dağılımı, şekil, kademe yoğunluğu, oksijen içeriği gibi toz özellikleri, nihai parçaların yoğunluğunu, yüzey kalitesini, mikroyapısını ve mekanik performansını doğrudan etkiler.

S: Titanyum tozlarını kullanırken hangi önlemler gereklidir?

C: Havaya maruz kalmak kirlenmeye neden olur, bu nedenle titanyum tozları eldiven ve solunum maskeleri kullanılarak nemsiz bir inert gaz ortamında işlenmelidir. Saklama kapları vakumla kapatılmalıdır.

S: Ti-6Al-4V alaşım tozu için tipik fiyat aralığı nedir?

C: AM için uygun standart endüstriyel sınıf Ti-6Al-4V tozları için fiyatlandırma, miktar ve tedarikçiye bağlı olarak genellikle kg başına 150 ila 450 $ arasındadır. Havacılık ve uzay kaliteleri daha pahalıdır.

S: Titanyum alaşımları için EBM'ye kıyasla SLS'nin başlıca avantajları nelerdir?

C: SLS, destek olmadan karmaşık, hafif geometriler üretebilir. EBM daha yüksek üretim hızı, daha iyi malzeme özellikleri ve yüzey kalitesi sağlar.

S: AM titanyum parçalarda neden son işlem gereklidir?

C: Sıcak İzostatik Presleme, ısıl işlem ve işleme gibi adımlar gerilimleri azaltmaya, iç boşlukları kapatmaya, boyutsal doğruluğu artırmaya ve yüzey kalitesini iyileştirmeye yardımcı olur.

S: Tozun geri dönüştürülebilirliği ve yeniden kullanım verimi nasıl en üst düzeye çıkarılabilir?

C: Taşıma sırasında havaya maruz kalmayı en aza indirerek, tozları yeniden kullanmadan önce kurutarak ve yabancı maddelerin birikmesini önlemek için küçük oranlarda taze tozla karıştırarak.

S: Titanyum alaşım tozlarının kalitesini belirlemek için hangi standartlar kullanılır?

C: Temel standartlar ASTM F2924, ASTM F3001 ve ISO 23301 olup bileşim limitleri, kabul edilebilir test yöntemleri ve numune alma prosedürleri sağlar.

daha fazla 3D baskı süreci öğrenin

Bültenimize Abone Olun

Güncellemeleri alın ve en iyilerden öğrenin

Keşfedilecek Daha Fazla Şey

Scroll to Top