Титановый порошок для аддитивных технологий и порошковой металлургии
Сферический титановый порошок, получаемый методом газового распыления или плазменной атомизации, применяется в качестве исходного сырья для селективного лазерного сплавления (SLM), электронно-лучевой плавки (EBM), прямого лазерного спекания (DMLS) и горячего изостатического прессования (HIP). Материал обеспечивает формирование деталей с плотностью до 99,9% и минимальной усадкой при спекании.
Технические характеристики
Гранулометрический состав титанового порошка варьируется в зависимости от технологии нанесения: для SLM-процессов используется фракция от 15 до 45 мкм, для EBM от 45 до 106 мкм. Насыпная плотность составляет от 2,5 до 2,8 г/см, текучесть по Холлу от 25 до 35 с/50 г. Химический состав соответствует стандартам ASTM B348 Grade 2 (Ti-0,2Fe-0,18O) и Grade 5 (Ti-6Al-4V). Содержание кислорода не превышает 0,18%, азота 0,03%, углерода 0,08%.
| Фракция, мкм | Технология | Насыпная плотность, г/см | Текучесть, с/50 г | Содержание O, % |
|---|---|---|---|---|
| от 15 до 45 | SLM / DMLS | от 2,5 до 2,7 | от 28 до 35 | 0,18 |
| от 45 до 106 | EBM | от 2,6 до 2,8 | от 25 до 32 | 0,15 |
| от 0 до 20 | MIM / HIP | от 2,3 до 2,5 | 0,20 |
Области применения
- Аддитивное производство: изготовление имплантатов, аэрокосмических кронштейнов, лопаток турбин и корпусных деталей.
- Порошковая металлургия: производство фильтров, пористых электродов и каталитических носителей.
- Медицинская промышленность: эндопротезы тазобедренных и коленных суставов, зубные коронки и пластины для остеосинтеза.
- Химическое машиностроение: детали насосов, клапанов и теплообменников, работающие в агрессивных средах.
- Автомобильная промышленность: компоненты выхлопных систем и поршневые кольца.
Особенности обработки
Титановый порошок требует хранения в герметичной таре с инертной атмосферой (аргон или азот) для предотвращения окисления. При лазерном сплавлении рекомендуется мощность лазера от 200 до 400 Вт, скорость сканирования от 600 до 1200 мм/с и толщина слоя от 30 до 60 мкм. Для EBM-процессов температура предварительного нагрева платформы составляет от 600 до 800 C, что снижает термические напряжения в деталях.
Вопросы и ответы
Какая фракция титанового порошка подходит для SLM-печати?
Для селективного лазерного сплавления оптимальна фракция от 15 до 45 мкм. Более мелкие частицы (менее 10 мкм) ухудшают текучесть и вызывают агломерацию, крупные (свыше 60 мкм) снижают разрешение деталей.
Чем отличается титановый порошок Grade 2 от Grade 5?
Grade 2 (Ti-0,2Fe-0,18O) технически чистый титан с пределом прочности от 345 до 410 МПа, используется для коррозионностойких деталей. Grade 5 (Ti-6Al-4V) легированный сплав с прочностью от 895 до 950 МПа, применяется для высоконагруженных аэрокосмических и медицинских компонентов.
Какой метод производства обеспечивает наилучшую сферичность частиц?
Плазменная атомизация (PREP) даёт частицы сферичностью более 98% и минимальным содержанием сателлитов. Газовое распыление (GA) обеспечивает сферичность от 90 до 95%, но допускает наличие полых частиц.
Допустимо ли повторное использование титанового порошка в аддитивных процессах?
Да, но с ограничениями. После каждого цикла печати порошок необходимо просеивать для удаления агломератов и фракций менее 10 мкм. Допускается до 5 циклов повторного использования при условии контроля содержания кислорода (не более 0,2%).