Высокий спрос на титановый порошок и порошок титанового сплава в передовом производстве привел к огромному росту в этой отрасли. Некоторые промышленные эксперты предполагают, что эта отрасль, по оценкам, будет расти со среднегодовым темпом роста более 14% к 2034 году.
Титановый порошок обладает исключительной биосовместимостью, соотношением прочности к весу и коррозионно-стойкими свойствами, что обуславливает его широкое применение в аэрокосмической промышленности, медицине, автомобилестроении и электронике. Поэтому, если вам нужны высокопрочные автозапчасти или легкие, прочные компоненты аэрокосмических двигателей, титановый металлический порошок — идеальный материал.
Свойства титанового порошка
Вот более подробный обзор его свойств:
- Высокое отношение прочности к весу: титан демонстрирует высокое отношение прочности к весу; он прочнее и примерно на 45% легче стали.
- Пластичность: Очень пластичен и легко поддается формованию в различные формы.
- Усталостная стойкость: доказано, что этот материал демонстрирует отличную стойкость к циклическим нагрузкам.
- Коррозионная стойкость: Ti может образовывать устойчивый оксидный слой (TiO₂), который защищает его от окисления и ржавчины.
- Реакционная способность: Ti проявляет реакционную способность при высоких температурах, особенно с кислородом, азотом и водородом.
- Устойчивость к высоким температурам: выдерживает температуру до 300°C без потери структурной целостности.
- Биосовместимость: порошок титана нетоксичен и гипоаллергенен, что позволяет использовать его в медицинских имплантатах и протезах.
| Свойства | Значение |
|---|---|
| Молекулярная масса | 47.86 (для титанового металла в массе) |
| Внешний вид | серебристый |
| Температура плавления | 1668 ° C |
| Кристальная структура | Гексагональный |
| Твердость по Виккерсу | 830–3420 МПа |
| Точка кипения | 3560 ° C |
| Плотность | 4.54 g / cm³ |
| Тепло испарения | 425 кДж / моль |
| Теплота плавления | 14.15 кДж / моль |
| Предел прочности на разрыв | 140 МПа |
Виды титанового порошка и технологии их производства
Существуют различные технологии производства порошкового титана в зависимости от требуемых свойств и областей применения.
Газораспыленный титановый порошок
Газ распыленный Титановый порошок производится с использованием инертного газа, такого как аргон (Ar). Сначала металл плавится в высокотемпературной печи. Затем расплавленный титан распыляется, что приводит к распаду металла на мелкие капли. Мелкие капли преобразуются в порошкообразную форму при охлаждении.
Полученный этим методом порошок титана демонстрирует превосходные свойства
- Высокосферические частицы с гладкими поверхностями
- Отличная текучесть
- Контролируемое распределение частиц по размерам
- Минимальное количество примесей благодаря инертной газовой среде
Плазменный распыленный титановый порошок
В этом методе титановый металлический стержень плавится с помощью плазменной горелки. Затем расплавленный титан распыляется с помощью высокоскоростного газового потока. В результате получается сферический чистый титановый порошок. Выход тонкого порошка Ti-6Al-4V, полученного плазменным распылением, составляет более 40%.
Полученный этим методом Ti демонстрирует следующие характеристики.
- Сверхтонкий сферический порошок титана
- Отличная текучесть
- Очень низкое содержание кислорода
- Высокочистый порошок титана
Гидрид-дегидридный (HDH) титановый порошок
Гидрид титанового порошка производится путем гидрогенизации губчатого титана, лома или прокатных изделий. После гидрогенизации эти изделия становятся хрупкими и затем измельчаются до состояния тонкого порошка. Кроме того, дегидрогенизация проводится для получения порошка металлического титана.
Такой порошок ti показывает:
- Частицы неправильной формы
- Шероховатые поверхности
- Более высокое содержание кислорода по сравнению с распыленными порошками
Титановый губчатый порошок
Порошок губчатого титана является основным продуктом, полученным путем восстановления оксида титана или тетрахлорида титана в присутствии магния или натрия. Этот металлический порошок имеет пустоты и взаимосвязанные зазоры, что приводит к пористому виду. Как и чистый металлический порошок титана, он также демонстрирует исключительные характеристики, такие как высокая устойчивость к коррозии и высокая прочность при сохранении малого веса.
Использование титанового порошка
Порошки титана и титановых сплавов широко используются в аддитивном производстве, литье металлов под давлением, горячем изостатическом прессовании и холодном напылении, причем каждый из них имеет определенное распределение размеров частиц.
Аддитивное производство (3D-печать)
Добавка производство используется для производства легких, высокопрочных титановых деталей со сложной геометрией. Эта технология включает в себя точное нанесение материала слой за слоем с цифровых моделей. Различные технологии требуют определенных размеров титанового порошка: селективное лазерное плавление (SLM) лучше всего работает с частицами 20-45 мкм, в то время как электронно-лучевое плавление (EBM) использует более крупные порошки 45-106 мкм.
Литье под давлением металла (MIM)
MIM — это передовая технология, которая используется для производства высокоточных и сложных компонентов весом менее 100 г. В этой технологии в качестве сырья используется 45-микронный титановый металлический порошок, который смешивается со связующим для приготовления исходного сырья. Это исходное сырье подается в литьевую машину, где конечный продукт часть мим получается после обезжиривания и формования.
Аэрокосмическая и оборонная промышленность
Так как он показывает высокое отношение прочности к весу и коррозионную стойкость в экстремальных условиях. Он используется в производстве компонентов авиационных двигателей, конструкций космических аппаратов и брони для военной техники.
Биомедицинские и медицинские приложения
Порошок титанового сплава, такой как порошок Ti-6Al-4V, обладает высокой биосовместимостью и низким модулем упругости. Вот почему он используется в ортопедических имплантатах (тазобедренных, коленных, спинальных имплантатах) и зубных имплантатах.
Автомобильная промышленность.
Его малый вес и высокая прочность позволяют повысить топливную экономичность и долговечность.
Это привело к его использованию в производстве легких компонентов двигателей, тормозных систем и выхлопных систем.
Преимущества титанового порошка
Высокое соотношение прочности и веса
Одним из самых больших преимуществ титана является его превосходное соотношение прочности и веса. Эта уникальная характеристика делает его идеальным для таких отраслей, как аэрокосмическая. Инженеры используют титановый порошок для производства высокопрочных, легких компонентов, которые обеспечивают исключительную долговечность и производительность.
Коррозионная стойкость титанового порошка
Детали, изготовленные из титанового металлического порошка, демонстрируют отличную коррозионную стойкость благодаря однородности своей природы. Таким образом, титановый порошок устойчив к различным средам, включая соленую воду, кислоты и промышленные химикаты. Более того, покрытие титановым металлическим порошком широко используется для повышения коррозионной стойкости компонентов.
Производитель титанового порошка
Вот три ведущих производителя титанового металлического порошка:
Американские элементы
American Elements считается одним из ведущих мировых поставщиков металлических порошков. Они производят металлический порошок титана чистотой от 99% до 99.9%. Они также предлагают индивидуальные размеры частиц от наномасштаба до микрометров.
Стэнфордские передовые материалы
Компания была основана в 1994 году и специализируется на производстве современных материалов. Они предлагают титановый порошок уровня 1-5, включая Ti-6Al-4V-ELI.
Хёганес АБ
Höganäs AB — мировой лидер в области решений для металлических порошков. Компания специализируется на производстве материалов для аддитивного производства. Они являются основными производителями сферических Ti-6Al-4V и CP-Ti (Grades 1–4), полученных методом газового распыления.
Цена на титановый порошок
На титан влияют несколько факторов. цены на металлический порошок:
- Химический состав: Чистый титан марки 1-4 дешевле, чем порошок титана марки 5, например, Ti-6Al-4V. Так как титан марки 5 содержит легирование, что повышает его стоимость.
- Количество: Если вы покупаете металлический порошок оптом, это обойдется дешевле.
- Размер частиц: мелкие частицы размером 15–45 мкм стоят дороже, чем более крупные порошки.
- Процесс производства: Это также влияет на цену титанового металлического порошка, например, порошка, полученного методом газоатомного распыления, по сравнению с порошком, произведенным с помощью процесса HDH.
Вот сравнение свойств чистого титанового порошка и его сплавов.
Вот ваши данные, преобразованные в понятную, удобную для чтения таблицу с использованием предпочитаемого вами стиля:
Ниже представлена сравнительная таблица материалов из титана, отформатированная в удобном для вас стиле:
| Свойства | Чистый титановый порошок | Ti-6Al-4V | Ti-6Al-7Nb |
|---|---|---|---|
| Состав | ~99.5%–99.9% Ti | 6% Al, 4% V, остальное Ti | 6% Al, 7% Nb, остальное Ti |
| Плотность (г / см³) | 4.54 | 4.43 | 4.50 |
| Точка плавления (° C) | ~1600 | ~ 1604-1660 | ~ 1800-1860 |
| Диапазон размеров частиц (мкм) | 10-150 | 10-150 | 10-150 |
| Прочность на растяжение (МПа) | ~ 240-550 | ~ 900-1100 | ~ 900-1050 |
| Предел текучести (МПа) | ~ 170-485 | ~ 830-900 | ~1600 |
| Относительное удлинение (%) | на 10–30% | на 10–15% | на 10–16% |
| Твердость (HRC) | ARCXNUMX | ~ 30-40 | ~ 28-38 |
| Теплопроводность (Вт/м·К) | ~ 17-22 | ~1600 | ~1600 |
| Коррозионная стойкость | Прекрасно | Прекрасно | Превосходит Ti-6Al-4V |
| Области применения | Биомедицина, аэрокосмическая промышленность, химия, аддитивное производство | Авиакосмическая промышленность, ортопедические имплантаты, 3D-печать | Медицинские имплантаты (тазобедренные суставы, зубные имплантаты) |
| Цена (за кг) | $ $ 50 500- | $ $ 150 450- | $ $ 400 750- |
Цены указаны только для справки.
Меры предосторожности
При работе с титановым металлическим порошком следует соблюдать строгие меры предосторожности из-за его высокой реакционной способности и воспламеняемости. Его следует хранить в герметичных контейнерах из нереактивного материала, поскольку он становится взрывоопасным при контакте с искрой, пламенем или статическим током. При работе с металлическим порошком следует использовать средства индивидуальной защиты (СИЗ). В случае пролива титановый порошок нельзя очищать традиционными методами, вместо этого следует использовать огнетушители класса D и неискрящие инструменты.
По сравнению с коваными и обработанными деталями изделия из металлического порошка обеспечивают значительно более высокую утилизацию материала и более низкое потребление энергии. Как ведущий компания порошковой металлургии В Китае организация BLUE занимается продвижением использования деталей из порошкового металла и поддержкой устойчивого развития.
Мы предоставляем полный спектр стандартных детали порошковой металлургии, а также индивидуальные услуги. Наши возможности охватывают как порошковую металлургию, так и литье под давлением.
FAQ
1. Что такое порошок диоксида титана?
Диоксид титана (TiO₂) — это белый пигментный порошок. Он используется в красках, косметике и солнцезащитных кремах из-за своей яркости и устойчивости к ультрафиолетовому излучению.
2. Для чего в основном используется диоксид титана?
В основном он используется в красках, покрытиях, пластмассах, косметике и пищевых продуктах в качестве отбеливателя и блокатора УФ-излучения.
3. Взрывоопасен ли титановый порошок?
Мелкоизмельченный титановый порошок может быть огнеопасным и взрывоопасным на воздухе при воздействии высоких температур или искр. Благодаря свойству воспламенения титановый порошок используется в фейерверках.