Breite Anwendung und Zukunftstrend von Titanlegierungen in der additiven Fertigung

01 Überlegenheit und Herausforderungen von Titanlegierungen

Dieses Metall Material ist Titan-Legierung, es hat eine hohe spezifische Festigkeit Qualitäten und hervorragende Korrosionsbeständigkeit, und hat eine ausgezeichnete Hochtemperatur-mechanischen Eigenschaften, wird eine sehr wichtige Rolle im Bereich der Luft-und Raumfahrt zu spielen, erfüllt es die Gestaltung von Komponenten für hohe Mobilität, hohe Zuverlässigkeit und lange Lebensdauer der strengen Anforderungen der wichtigsten Indikatoren, um den Grad der fortgeschrittenen Auswahl von Luft-und Raumfahrt Materialien zu messen.

Gleichzeitig sind Titanlegierungen biokompatibel und haben einen Elastizitätsmodul, der dem des menschlichen Knochens ähnelt, was sie im medizinischen Bereich unverzichtbar macht.

Obwohl Titan-Legierung hat eine Menge von hervorragenden Eigenschaften, aber seine Verarbeitung war schon immer ein schwieriges Problem, die traditionelle Bearbeitung Mittel stieß auf eine Menge von Herausforderungen, wie Titan geringe Wärmeleitfähigkeit, Arbeit-Härtung Tendenz und niedrige Elastizitätsmodul, etc., was bei der Herstellung von Titan-Legierung Komponenten schwierig, niedrige Materialausnutzung, Herstellung Zykluszeit ist lang, hohe Kosten, zusätzlich zu isostatischen Pressen, Spritzgießen und Entladung Plasmasintern Methoden sind auch sehr schwierig, die inhärenten Schwierigkeiten des Titans in den Sauerstoffgehalt und große Porosität zu überwinden. Darüber hinaus sind isostatisches Pressen, Spritzgießen und Entladung Plasmasintern auch schwierig, den Sauerstoffgehalt in Titan und die Porosität und andere inhärente Probleme zu überwinden.

Das Aufkommen der additiven Fertigungstechnologie, um revolutionäre Veränderungen für die Herstellung von Titan-Legierung zu bringen, ist es ein Near-Net-Forming-Technologie, so dass der Herstellungsprozess stark vereinfacht wird, kann der Herstellungszyklus verkürzt werden, ist sehr geeignet für die Herstellung von komplexen Strukturen und kundenspezifische Teile, seine hohe Materialausnutzung Eigenschaften und Titan-Anwendungen sehr kompatibel mit den Bedürfnissen des Feldes, und mehr kritisch, kann effektiv zu umgehen die traditionelle Verarbeitung von Titan-Probleme, seit dem Aufstieg von Metall additive Fertigungstechnologie, Titan-Legierungen haben schnell zu einem der ersten Seit dem Aufkommen der Metall-Additiv-Fertigungstechnologie ist die Titanlegierung schnell zu einem der ersten Materialien geworden, die eingesetzt werden, und hat auch zum Aufschwung des Marktes für Pulvermaterialien geführt. Derzeit ist die globale Verwendung von Titan-Pulver für die additive Fertigung, die jährliche Verwendung von mehr als 1.000 Tonnen, in der additiven Fertigung von metallischen Werkstoffen in diesem Markt, nimmt eine führende Position.

Herstellung und Markt für Titanlegierungspulver

In der Kategorie der Metall additive Fertigung, Pulver Materialien spielen eine äußerst kritische Rolle, Titan-Legierung, als ein Metall mit hoher Leistung, seine additiven Fertigungsprozess für das Pulver Material gibt es strenge Anforderungen, Pulver Partikelgrößenverteilung, Reinheit, der Anteil der hohlen Pulver, Fließverhalten und Schüttdichte und andere Merkmale werden intuitiv Einfluss auf die Leistung der geformten Teile.

Obwohl die verschiedenen additiven Fertigungsverfahren unterschiedliche Anforderungen an die Pulvereigenschaften stellen, waren reine Zusammensetzung, enge Partikelgrößenverteilung und gute Fließfähigkeit immer die gemeinsamen Grundanforderungen. Kugelförmige Pulver werden wegen ihrer guten Fließfähigkeit und Stabilität häufig in der additiven Fertigung eingesetzt. Die hohe chemische Aktivität von Titanlegierungen stellt jedoch eine besondere Herausforderung dar, so dass herkömmliche Tiegelschmelzverfahren die Anforderungen an Reinheit und niedrigen Sauerstoffgehalt nicht erfüllen können.

Daher sind tiegellose Schmelztechnologien wie die Elektrodeninduktionsgaszerstäubung (EIGA) und die rotierende Plasmaelektrode (PREP) zu den wichtigsten Methoden für die Herstellung von kugelförmigen Titanpulvern geworden. Heutzutage nutzen die wichtigsten Anbieter von Titanpulver für die additive Fertigung im In- und Ausland diese fortschrittlichen Aufbereitungstechnologien. Zum Beispiel, Deutschland ALD Unternehmen mit seiner EIGA Ausrüstung in der weltweit führenden Position, während AP & C Unternehmen mit PA-Technologie als Grundlage für hochwertige sphärische Titanpulver Vertreter.

Verschiedene Aufbereitungsmethoden haben ihre eigenen Vorteile in Bezug auf die Pulvereigenschaften, die Ausrüstungskosten und die Produktionseffizienz, aber die hohen Aufbereitungskosten von Pulvern mit feiner Partikelgröße sind ein unvermeidliches Problem gewesen. In den letzten Jahren ist der Marktpreis von Titanlegierungspulver für die Herstellung von Legepulvern erheblich gesunken, aber im Vergleich zu anderen Pulvern für die additive Fertigung ist der Stückpreis immer noch relativ hoch. Dies ist vor allem auf die hohen Kosten des Titanmaterials selbst sowie auf seine hohe Aktivität zurückzuführen, die durch die Verarbeitungsprobleme verursacht wird. Darüber hinaus ist die derzeitige Technologie zur Herstellung von Titanpulver in Bezug auf die Ausbeute an feinem Pulver und die Produktionseffizienz noch verbesserungsbedürftig.

Ltd, der Array Research Technology Group, für die Titan und Titan-Legierung Pulver Vorbereitung in der Schmelze und Zerstäubung des schwierigen Problems, innovative Hochfrequenz-Induktion Schmelzen Technologie und Aerosol-Technologie für die Fusion der eng gekoppelten Struktur des Zerstäubers Design, die erfolgreiche Vorbereitung der mikrofeinen sphärischen Titan und Titan-Legierung Pulver, nicht nur zur Verbesserung der feinen Pulver Ausbeute, sondern auch erreicht eine geschlossene Bedingungen der kontinuierlichen Produktion, die effektiv reduziert die Produktionskosten, diese innovative Leistung wurde mit dem China Nonferrous Metals Industry Science and Technology Award. Diese innovative Leistung wurde mit dem ersten Preis für Wissenschaft und Technologie der chinesischen Nichteisenmetallindustrie ausgezeichnet.

Darüber hinaus können Titanlegierungen nach dem Gehalt an α- und β-Phase in α-Titanlegierungen, β-Titanlegierungen und α + β-Titanlegierungen unterteilt werden. Unter ihnen zeichnet sich die α-Titanlegierung durch ihre hohe Temperaturbeständigkeit und Schweißbarkeit aus, aber ihre Festigkeit bei Raumtemperatur und Plastizität sind etwas mangelhaft; die β-Titanlegierung zeichnet sich durch ihre hervorragende Verformbarkeit und Festigkeit bei Raumtemperatur aus.

Anwendungsbeispiele und Perspektiven von Titanlegierungen

Im Bereich der additiven Fertigung haben α + β-Titanlegierungen ein breites Anwendungsspektrum, in dem TC4-Legierungen am stärksten hervortreten und zum bevorzugten Werkstoff in der Luft- und Raumfahrt und in der Medizintechnik werden, da sie eine hervorragende Korrosionsbeständigkeit und Schweißbarkeit aufweisen sowie eine Organisation und Eigenschaften, die je nach Wärmebehandlung flexibel angepasst werden können und bei Temperaturen bis 350°C über lange Zeiträume stabil arbeiten können. Das Material kann bei Temperaturen von bis zu 350 °C über lange Zeiträume hinweg stabil eingesetzt werden.

Die Anforderungen an die Hochtemperaturfestigkeit und -stabilität von Werkstoffen in der Luft- und Raumfahrt steigen aufgrund der kontinuierlichen Fortschritte in der additiven Fertigungstechnologie und der zunehmenden Dringlichkeit der Leichtbauanforderungen weiter an. Vor diesem Hintergrund haben α-Titanlegierungen allmählich an Popularität gewonnen, insbesondere die Legierung TA15, die bei Temperaturen von bis zu 500 °C über einen langen Zeitraum (3 000 Stunden) und bis zu 800 °C über einen kurzen Zeitraum (nicht mehr als 5 Minuten) eingesetzt werden kann und eine Lebensdauer von bis zu 6 000 Stunden bei 450 °C hat, wobei sie eine gute Schweißbarkeit aufweist, was sie zu einer idealen Wahl für den teilweisen Ersatz von Hochtemperaturlegierungen und nichtrostenden Stählen macht. Auswahl.

TA15-Legierung, ist eine Art von fast α-Typ Titan-Legierung, hat die Eigenschaften der hohen Al-Äquivalent, weil es eine ausgezeichnete Hochtemperaturfestigkeit hat, hat eine gute Stabilität, hat eine ausgezeichnete Wärmebeständigkeit, gibt es eine gute Korrosionsbeständigkeit, und es gibt auch gute Schweißleistung, so im Bereich der Flugzeugbau weit verbreitet ist, ist es oft bei der Herstellung von Fans verwendet, sondern auch bei der Herstellung von Druckgas-Scheiben verwendet, auch bei der Herstellung von Schlüssel Blätter und andere strukturelle Komponenten verwendet. Strukturelle Teile.

In den letzten Jahren, zusammen mit der Anwendung Markt weiter zu erweitern, Titan-Legierung Pulver Preise zeigen einen raschen Rückgang Tendenz. Derzeit, ob inländische oder importierte Titan-Legierung Pulver, der Preis ist bei 1300 bis 1800 Yuan pro Kilogramm beibehalten, und es gibt noch Raum für weiteren Rückgang. Diese Änderung veranlasste den Anwendungsbereich der Titan-Legierung 3D-Druck allmählich über die Luft-und Raumfahrt-Bereich, in Richtung der Automobil-und großen industriellen Bereichen weiter zu erweitern, hat die inländische Titan-Legierung 3D-Druck Pulvermarkt auch eine kräftige Entwicklung Trend gezeigt.