Titaanaluminide verwijst naar een klasse lichtgewicht, hoogsterkte intermetallische legeringen samengesteld uit titanium en aluminium. Deze gids dient als referentie voor titaanaluminide in poedervorm - het onderzoekt productiemethoden, samenstellingen, belangrijke eigenschappen en parameters, leveranciers en prijzen, diverse eindtoepassingen in verschillende industrieën, veelgestelde vragen en nog veel meer.
Overzicht van Poeder van titaniumaluminide
Titaanaluminidepoeder bestaat uit speciale titaanrijke legeringen die veel aluminium bevatten. Belangrijkste kenmerken:
- Samenstelling: Titanium + aluminium + andere elementen
- Productie: Gasverstuiving tot fijn poeder
- Deeltjesvorm: Meestal bolvormig
- Korrelgrootte: Van micron tot 100 micron
- Dichtheid: 3,7-4,25 g/cm3
- Belangrijkste kenmerken: Bestand tegen extreme hitte en oxidatie
Het mengen van titanium en aluminium produceert unieke lichtgewicht kristallijne structuren met verbeterde eigenschappen ten opzichte van conventionele legeringen - waardoor veelzijdigheid ontstaat in toepassingen met hoge prestaties tot ~750°C.
Soorten titanium aluminiumoxide poeder
Door het aluminiumgehalte af te stemmen en modificatoren toe te voegen, nemen titaanaluminiden specifieke microstructuren en eigenschappen aan:
| Type | Samenstelling | Eigenschappen |
|---|---|---|
| α2 Ti3Al | Ti-25Al | Hogere sterkte Goede corrosiebestendigheid |
| γ TiAl | Ti-48Al | Beste oxidatieweerstand Goede kruipsterkte |
| α2 + γ TiAl | Ti-45Al | Evenwicht tussen sterkte, vervormbaarheid en milieubescherming |
Tafel 1: Gemeenschappelijke varianten van titaanaluminidepoeder volgens metaalbestanddelen en eigenschappen
Het γ-TiAl-systeem biedt de beste specifieke vloeigrens bij hoge temperaturen met behoud van een lagere dichtheid in vergelijking met nikkelsuperlegeringen. Extra elementen stemmen de eigenschappen verder af.
Productie methodes
Commerciële productieprocessen om titaniumaluminidepoeder te maken zijn onder andere:
- Gasverstuiving - Inert gas desintegreert stroom gesmolten legering in fijne druppeltjes
- Plasma-roterend elektrodeproces - Centrifugaal desintegreren van gesponnen geëlektriseerde smelt
- Inerte gascondensatie - Verdampte legering condenseert tot nanodeeltjes
Door het afstemmen van verwerkingsparameters zoals gasstromen, drukverschillen en koelprofielen kunnen de verdeling van de poederdeeltjesgrootte, korrelmorfologie en interne microstructuren worden aangepast aan de vereisten van de toepassing.
Eigenschappen van Poeder van titaniumaluminide
Fysieke eigenschappen
| Attribuut | Details |
|---|---|
| Staat | Vast poeder |
| Kleur | Donkergrijs |
| Geur | Geurloos |
| Kristalstructuur | Tetragonaal, hexagonaal, orthorhombisch afhankelijk van legering |
| Dikte | 3,7-4,25 g/cm3 |
Mechanische eigenschappen
| Maatregel | Waarde |
|---|---|
| Treksterkte | 500-900 MPa |
| Druksterkte | 1000-1800 MPa |
| Hardheid | 350-450 HV |
| Breuktaaiheid | 15-35 MPa√m |
Thermische eigenschappen
| Metrisch | Beoordeling |
|---|---|
| Smeltpunt | 1350-1450°C |
| Warmtegeleiding | 4-8 W/mK |
| Uitzettingscoëfficiënt | 11-13 x10-6 K-1 |
| Max. diensttemperatuur | 750°C (~1400°F) |
Tafel 2: Overzicht van de belangrijkste fysische, mechanische en thermische eigenschappen van titaanaluminidepoeder
Deze uitzonderlijke combinatie van lage dichtheid met hitte- en omgevingsbestendigheid vergemakkelijkt het gebruik in vliegtuigen, auto's, energie- en chemische systemen.
Specificaties
Titaanaluminidepoeder is in de handel verkrijgbaar en voldoet aan de standaardspecificaties:
Grootteverdeling
| Standaard | Microns | Productie methode |
|---|---|---|
| Prima | 0-25 | Gasverneveling |
| Medium | 25-45 | Gasverneveling |
| Ruw | 45-105 | Plasma roterende elektrode |
Chemische zuiverheid
| Cijfer | Aluminium % | Zuurstof ppm |
|---|---|---|
| Standaard | 48-50% | 3000+ |
| Hoog | 45-50% ± 2% | <3000 ppm |
| Ultra hoog | 45-50% ± 1% | <1000 ppm |
Tafel 3: Typische groottebereiken, aluminiumgehalte en zuiverheidsniveaus voor titaniumaluminidepoeder
Strengere screening op deeltjesgrootte, consistentie van de samenstelling en zuurstofonzuiverheden ondersteunt precisieprestaties, maar verhoogt de kosten.
Titanium Aluminide Poeder Fabrikanten
Gespecialiseerde producenten bieden commerciële volumes voor verschillende zuiverheids- en grootteprofielen:
| Bedrijf | Merknamen | Prijsbereik |
|---|---|---|
| Sandvik | TiAl Osprey® | $140-450/kg |
| Praxair | Titaniumaluminiden | $100-425/kg |
| Atlantische apparatuuringenieurs | AEE TiAl poeders | $130-500/kg |
| Special Metals Corp | Voorgelegeerd TiAl | $155-425/kg |
Tabel 4: Selecteer gerenommeerde titaanaluminidepoederfabrikanten en prijsklassen
De prijzen variëren op basis van afnamehoeveelheden, test-/certificeringsvereisten, optimalisatie van aangepaste legeringen en meer - vraag direct de actuele offertes aan. Kleine monsters kunnen beschikbaar zijn.
Toepassingen van Poeder van titaniumaluminide
| Sector | Toepassingen | Voordelen |
|---|---|---|
| Lucht- en ruimtevaart | Onderdelen van straalmotoren, casco's | Gewichtsbesparing, temperatuurbestendigheid |
| Automobiel | Turbocompressorwielen, kleppen | Efficiëntie verhogen |
| Industrieel | Warmtewisselaars, reactoren | Prestatiewinst |
| Olie gas | Downhole-gereedschap, onder water | Betrouwbaarheidsverbeteringen |
Tabel 5: Belangrijke toepassingsgebieden voor titaanaluminide door gebruik te maken van de belangrijkste poedereigenschappen
Lichter gewicht met betere omgevingsstabiliteit bij hoge temperaturen in vergelijking met gevestigde materialen ondersteunt de toepassing ondanks hogere kosten per eenheid.
Vergelijkende voor- en nadelen
Voordelen van titaniumaluminiden
- Lagere dichtheid dan nikkelsuperlegeringen - 25-35% minder gewicht
- Behoudt meer dan 50% hogere specifieke sterkte tot 750°C
- Superieure oxidatie- en brandwerendheid in vergelijking met staal
- Verwerkbaarheid tot netvormcomponenten
Uitdagingen
- Hoge materiaalkosten - 5X+ kosten van stalen alternatieven
- Slechtere vervormbaarheid/breuklimieten bij kamertemperatuur
- Vereist beschermende coatings in sommige chemicaliën
- Modellering en kwaliteitsborging bij additieve technieken
De levensvatbaarheid van toepassingen wordt bepaald door het afwegen van verbeterde warmteprestaties tegen fabricage en prijsfactoren per onderdeel.
Veelgestelde vragen
V: Welke industrieën gebruiken titaniumaluminidepoeder versus bulkvormen?
A: Fijne poedermorfologieën zijn specifiek geschikt voor additieve productie om complexe ruimtevaart- en auto-onderdelen te maken. Bulkvormen worden gebruikt voor metallurgie van ingots.
V: Welke nabewerking wordt toegepast op onderdelen van additief vervaardigd titanium aluminide?
De meeste additief vervaardigde componenten vereisen heet isostatisch persen (HIP) en warmtebehandelingen om volledige dichtheidsconsolidatie en optimale microstructuren te bereiken. Daarna worden minimale bewerkingen uitgevoerd.
V: Hoe lang kan ongebruikt titaniumaluminidepoeder in afgesloten opslag bewaard worden?
A: Als titaanaluminidepoeder op de juiste manier wordt opgeslagen in een inerte omgeving, gaat het 12-24 maanden mee voordat significante oxidatie en degradatie de stroming of prestaties beïnvloeden.
V: Wat zijn enkele onderzoeksgebieden voor het verbeteren van titaniumaluminiden?
A: Er wordt nog steeds gewerkt aan het modelleren van stollingsdynamica voor AM-technieken, het verlagen van materiaalkosten door alternatieve productiemethoden en het verbeteren van de ductiliteit bij kamertemperatuur.
