Ti45Al8Nb 분말 개요
Ti45Al8Nb는 선택적 레이저 용융(SLM) 및 전자빔 용융(EBM)과 같은 분말층 융용 적층 제조 공정에 사용되는 금속 간 티타늄 알루미나이드 합금 분말입니다.
다음에 대한 몇 가지 주요 세부 정보 Ti45Al8Nb 분말 포함:
- 45% 티타늄, 8% 니오븀, 미량의 불순물이 함유된 균형 잡힌 알루미늄이 함유되어 있습니다.
- 밀도가 낮고 무게 대비 강도가 높으며 고온을 견딜 수 있습니다.
- 항공우주, 자동차 및 기타 애플리케이션을 위한 경량 고성능 부품을 3D 프린팅하는 데 사용됩니다.
- 우수한 내식성, 용접성 및 최대 700°C의 내산화성을 제공합니다.
- 니오븀이 첨가되어 다른 고알루미늄 티타늄 알루미나이드 합금보다 연성이 높습니다.
- 분말 생산 방법에는 가스 분무, 플라즈마 회전 전극 공정(PREP), 플라즈마 분무가 있습니다.
Ti45Al8Nb 분말 가공에 사용되는 장비
| 유형 | 주요 특징 |
|---|---|
| 가스 분무기 | 불활성 가스는 녹은 합금을 빠르게 냉각시켜 분말로 만듭니다. 비용이 저렴하여 대량 생산에 적합합니다. |
| 플라즈마 분무기 | 플라즈마 에너지는 용융된 재료를 미세한 구형 분말로 원자화합니다. 더 높은 비용. |
| 체질 기계 | 분말을 AM에 중요한 좁은 크기 분포로 분류합니다. |
| 믹서 | 파우더를 고르게 블렌딩하세요. 분리를 줄이세요. |
| 분말 재활용기 | 재사용 파우더의 오염을 제거하고 유동성을 개선합니다. |
Ti45Al8Nb 부품의 응용 분야
| 카테고리 | 용도 |
|---|---|
| 항공우주 | 터빈 블레이드, 배기 부품, 기체 부품. 무게를 줄입니다. |
| 자동차 | 터보차저 휠, 밸브, 구동계 부품. 성능 향상을 가능하게 합니다. |
| 산업 | 터보 기계, 펌프, 툴링. 높은 강도와 내식성을 제공합니다. |
| 바이오메디컬 | 임플란트, 보철물. 무게 대비 높은 강도로 생체 적합성이 뛰어납니다. |
3D 프린팅된 Ti45Al8Nb는 가볍고 성능이 뛰어나 산업 전반의 까다로운 애플리케이션에 적합합니다.
Ti45Al8Nb 분말 사양
| 매개변수 | 일반 값 |
|---|---|
| 입자 크기 | 15-45 μm |
| 형태학 | 구형 |
| 구성 | Ti-45Al-8Nb |
| 겉보기 밀도 | 2.7-3.2g/cc |
| 탭 밀도 | 4.0-4.5g/cc |
| 유량 | 15-25초/50g |
| 잔류 산소 | <0.15 wt% |
입자 크기 분포, 형태 및 유동성과 같은 파우더 특성은 고품질 3D 프린팅에 매우 중요합니다.
Ti45Al8Nb 분말 공급 업체
| 공급업체 | 주요 세부 정보 | kg당 가격 |
|---|---|---|
| 공급업체 1 | 넓은 크기 분포. 구형 형태가 우수합니다. | $100-150 |
| 공급업체 2 | 연구 규모 배치. 맞춤형 합금 개발. | $250-500 |
| 공급업체 3 | 고순도, 의료/항공우주 품질. | $500-1000 |
가격은 순도, 품질, 유통, 주문 수량 및 기타 요인에 따라 달라집니다. 소량의 R&D 배치는 비용이 더 많이 드는 경향이 있습니다.
Ti45Al8Nb 분말 공급업체를 선택하는 방법
Ti45Al8Nb 분말 공급업체를 선택할 때는 다음 사항을 고려하세요:
- 품질 시스템 - 공급업체는 신뢰할 수 있는 품질의 파우더를 보장하기 위해 ISO 9001 또는 AS9100 인증을 받아야 합니다.
- 기술 전문성 - 티타늄 알루미나이드 합금에 대한 깊은 야금학적 지식과 경험을 찾아보세요.
- AM 프로세스 경험 - 우선 공급업체는 3D 프린팅 애플리케이션에 대한 파우더 요구 사항을 잘 이해하고 있습니다.
- 일관성 - 공급업체는 각 배치에서 동일한 사양의 파우더를 안정적으로 생산해야 합니다.
- 샘플링 - 배치를 구매하기 전에 샘플을 요청하여 자체 품질 테스트를 수행하세요.
- 리드 타임 - 공급업체는 지연을 방지하기 위해 합리적인 기간 내에 분말을 배송해야 합니다.
- 재활용 - 일부 공급업체는 비용 효율적인 파우더 재활용 서비스를 제공합니다.
- 가격 - 원하는 재료, 품질, 수량 등에 대해 여러 공급업체의 가격을 비교하세요.
고품질 부품을 생산하기 위해 AM 산업 요구 사항에 중점을 둔 우수한 자격을 갖춘 Ti45Al8Nb 분말 공급업체를 선택하십시오.
최적화 방법 Ti45Al8Nb 분말 AM 처리용
Ti45Al8Nb 분말로 우수한 기계적 특성을 가진 고밀도 프린트를 얻으려면 다음 AM 공정 최적화 지침을 따르십시오:
- 일반적으로 15-45 μm의 크기 분포가 제어된 구형 분말을 사용합니다. 이렇게 하면 잘 포장되고 고르게 퍼집니다.
- 결함을 유발할 수 있는 위성 입자를 최소화합니다. 분말을 체질하여 크기 분포를 개선합니다.
- 분무 후 분말 입자가 너무 불규칙하거나 다공성인 경우 플라즈마 스페로이드화를 적용합니다.
- 우수한 파우더 유동성 보장 - 유속이 떨어지면 믹서/리사이클러로 파우더를 새로 교체합니다.
- 핫 베드 온도를 80°C 이상으로 설정하여 인쇄 중 합금의 열 응력을 줄입니다.
- 분말을 적절히 녹이려면 400W 이상의 높은 레이저 출력을 사용합니다. 다공성을 제한하기 위해 파라미터를 최적화합니다.
- 우수한 해상도와 밀도를 위해 30~50μm 레이어로 인쇄합니다. 레이어가 얇으면 볼링이 발생할 수 있습니다.
- 지지 구조 최소화 - Ti45Al8Nb는 지지대 없이도 작은 틈새를 메울 수 있습니다.
- 인쇄 시험을 수행하여 특정 프린터 및 파우더 배치에 이상적인 설정을 지정합니다.
파우더 및 부품 공급업체와 협력하여 최적의 파우더 특성 및 공정 파라미터를 파악합니다. 전체 생산 실행 전에 샘플을 테스트합니다.
3D 프린팅된 Ti45Al8Nb 부품을 후처리하는 방법
인쇄된 Ti45Al8Nb 부품에 대한 일반적인 후처리 기술은 다음과 같습니다:
- 지원 제거 - 와이어 EDM 또는 절단을 사용하여 지지 구조물이 있는 경우 조심스럽게 제거합니다.
- 스트레스 해소 - 600~800°C에서 1~3시간 동안 가열하여 빌드에 남아있는 응력을 완화합니다.
- 가공 - CNC 밀링, 선삭, 드릴링으로 치수 정확도와 표면 조도를 개선합니다. 경질 합금에 적합한 리지드 설정을 사용합니다.
- 그라인딩 - 견고한 고정 장치를 사용한 자동 또는 수동 연삭으로 정밀한 공차를 얻을 수 있습니다.
- 연마 - 탁월한 표면 마감을 구현하고 부착된 파우더를 제거할 수 있습니다.
- 코팅 - 경도, 내마모성, 부식 방지 등을 위한 기능성 코팅을 적용합니다.
- 열간 등방성 프레스(HIP) - 내부 구조를 더욱 조밀하게 만들고 피로 성능을 개선합니다.
티타늄 합금에 익숙한 숙련된 작업자와 함께 작업하여 후처리 과정에서 부품이 손상되는 것을 방지하세요.
3D 프린팅 Ti45Al8Nb의 설계 원리
Ti45Al8Nb 분말로 3D 프린팅할 부품을 설계할 때는 다음 설계 지침을 고려하세요:
- 지원 요구 사항을 방지하기 위해 45°를 초과하는 돌출부를 피하세요.
- 모서리에 작은 필렛과 반경을 포함시켜 응력 집중을 줄이세요.
- 고장이나 변형을 방지하기 위해 벽 두께를 1mm 이상으로 설계합니다.
- 수직 방향에 비해 레이어 평면을 따라 강도가 40~50% 감소하는 것을 설명합니다.
- 지지대를 최소화하고 균일한 가열 및 냉각을 보장하기 위해 부품을 배치하고 방향을 지정합니다.
- 완전히 밀폐된 볼륨이 아닌 통풍구가 있는 밀폐된 내부 채널을 설계합니다.
- 최종 치수를 얻기 위해 후가공 제거를 위해 0.5~1mm의 스톡 재료를 허용합니다.
- 어셈블리를 더 적은 수의 부품으로 통합하여 무게, 처리 단계 및 비용을 줄이세요.
적층 가공 엔지니어와 협업하여 처음부터 적층 가공에 최적화된 부품을 설계하세요.
적격 3D 프린팅 Ti45Al8Nb 부품
최종 사용 애플리케이션용 3D 프린팅 Ti45Al8Nb 부품에 대한 신뢰를 얻으려면 다음 검증을 수행하십시오:
- 시각적 - 균열, 다공성, 표면 마감 결함 등의 결함이 있는지 검사합니다.
- 현미경 - 광학 현미경 또는 전자 현미경을 사용하여 미세 구조와 내부 공극을 특성화합니다.
- 밀도 - 밀도 분포를 측정하고 가공된 재료 특성과 비교합니다.
- 기계적 테스트 - ASTM 표준에 따라 인장, 압축 및 경도 테스트를 수행합니다.
- 비파괴 - 엑스레이 또는 초음파 검사와 같은 기술을 사용하여 내부 결함을 감지합니다.
- 차원 - 중요 치수가 지정된 허용 오차를 충족하는지 확인합니다.
- 평생 테스트 - 장기간의 사이클과 사용 조건을 통해 부품을 테스트합니다.
- 프로세스 유효성 검사 - 생산 구성 요소를 나타내는 테스트 지오메트리 및 쿠폰 샘플을 인쇄합니다.
고부가가치 또는 중요 부품을 검증할 때 야금 및 적층 가공 경험이 있는 공인된 연구소 및 컨설턴트와 협력하세요.
3D 프린팅된 Ti45Al8Nb 부품 설치 및 통합
어셈블리 및 최종 사용 시스템에 통합하기 위해 3D 프린팅된 Ti45Al8Nb 부품을 준비하는 경우:
- 표면을 철저히 청소 - 분말 잔여물, 산화 또는 오염을 제거합니다.
- 필요한 경우 보호 코팅을 적용하세요 - 아노다이징은 부식과 내마모성을 개선합니다.
- 열 관리 사용 - 결합하는 동안 온도를 제어하여 균열을 방지합니다.
- 낮은 연성을 고려 - 골절을 유발할 수 있는 충격 하중을 피하거나 최소화합니다.
- 다른 재료와 결합할 때 열팽창 차이를 허용합니다.
- 볼트, 접착 결합, 브레이징, 용접 등 적합한 결합 방법을 선택하세요.
- 기능 검증 - 실제 로딩 및 운영 환경에서 컴포넌트를 테스트합니다.
- 결함 검사 - 엑스레이, 침투성 테스트와 같은 NDT 방법을 사용하여 표면 아래에 있는 결함을 식별합니다.
통합 프로세스 전반에 걸쳐 설계 및 제조 엔지니어와 긴밀히 협의하여 문제를 방지하세요.
프린트된 Ti45Al8Nb 부품의 사용 및 유지보수
3D 프린팅된 Ti45Al8Nb 부품에서 최적의 서비스 성능을 달성합니다:
- 권장 온도 범위(일반적으로 장시간 사용 시 최대 700°C) 내에서 작동합니다.
- 과도한 진동은 인쇄된 미세 구조에 피로 고장을 일으킬 수 있으므로 피하십시오.
- 부식 방지 - 열악한 환경에서 사용하는 경우 양극 산화 처리 또는 코팅을 적용합니다.
- 균열, 마모, 부식 손상 또는 기타 성능 저하가 있는지 주기적으로 검사합니다.
- 깨끗한 표면 - 성능을 저해할 수 있는 오염 물질이나 필름이 쌓이는 것을 방지합니다.
- 중요한 치수가 허용 오차 범위 내에 있는지 확인 - 시간이 지남에 따라 왜곡이 있는지 확인합니다.
- 필요에 따라 표면 코팅을 다시 도포하세요 - 전기 도금, 아노다이징 등은 사용으로 인해 마모될 수 있습니다.
- 500°C 이상에서 산화에 주의하세요 - 특성에 악영향을 미칠 수 있습니다.
특히 까다로운 애플리케이션에서 중요한 인쇄 구성 요소에 대한 자세한 유지 관리 계획과 일정을 개발합니다.
Ti45Al8Nb를 사용한 3D 프린팅의 장단점
3D 프린팅 구성 요소에는 다음과 같은 장점과 한계가 있습니다. Ti45Al8Nb 분말 기존의 티타늄 제작 방식에 비해 훨씬 더 저렴합니다:
장점
- 컴포넌트는 복잡한 지오메트리로 토폴로지적으로 최적화할 수 있습니다.
- 어셈블리를 단일 인쇄 부품으로 통합합니다.
- 구매 대 비행 비율과 자재 낭비를 줄입니다.
- 중소규모 생산량의 경우 비용을 절감할 수 있습니다.
- 고밀도 합금과 비슷한 강도로 경량 설계가 가능합니다.
- 새로운 디자인을 위한 개발 일정을 단축합니다.
단점
- 재료 특성은 AM 공정 파라미터에 따라 크게 달라집니다.
- 소재 사양을 달성하기 위해 HIP와 같은 포스트 프로세싱이 필요한 경우가 많습니다.
- 빌드 챔버 치수에 따른 크기 제한.
- 대량 주조 또는 단조에 비해 부품당 비용이 더 높습니다.
- 레이어 기반 인쇄로 인한 이방성 특성.
- 고성능 파우더의 공급망은 제한적일 수 있습니다.
기존 제조 방법과 Ti45Al8Nb를 사용한 적층 제조의 적합성을 결정할 때 생산 요구 사항과 관련된 장점과 한계를 평가합니다.
자주 묻는 질문
Q: AM에 권장되는 입자 크기의 파우더는 무엇인가요?
A: 15-45μm가 일반적이며, 분포가 엄격하게 제어됩니다. 너무 미세하거나 넓은 분포는 밀도에 부정적인 영향을 미칠 수 있습니다.
Q: 고온 사용 시 Ti45Al8Nb를 대체할 수 있는 소재에는 어떤 것이 있나요?
A: 요구 사항에 따라 Ti48Al2Cr2Nb와 같은 다른 티타늄 알루미나이드 또는 Inconel 718과 같은 니켈 초합금도 사용할 수 있습니다.
Q: Ti45Al8Nb는 인쇄 후 열간 등방성 프레스(HIP)가 필요합니까?
A: HIP는 내부 공극을 제거하고 물성을 더욱 개선하는 데 도움이 될 수 있습니다. 그러나 잘 최적화된 적층 제조 공정은 HIP가 필요하지 않을 수도 있습니다.
Q: Ti45Al8Nb에는 어떤 유형의 후처리가 권장되나요?
A: 응력 완화, 가공, 연마, 연마, 코팅이 일반적입니다. 고정과 같은 필요한 통합 단계를 적용합니다.
Q: Ti45Al8Nb는 생체 의료용 임플란트에 적합합니까?
A: 예, 임플란트에 필요한 고강도, 낮은 강성 및 생체 적합성의 탁월한 조합을 제공합니다.
Q: 티타늄 알루미나이드 분말을 취급할 때 어떤 예방 조치가 필요하나요?
A: 미세한 가루를 흡입하지 않도록 보호 장비를 사용하세요. 합금은 가연성이므로 먼지 수준을 관리하여 발화 위험을 피하세요.
Q: 재활용된 Ti45Al8Nb 파우더는 버진 파우더와 동일한 성능을 발휘하나요?
A: 적절한 재활용 프로토콜을 사용하면 재생 파우더는 많은 애플리케이션에서 새 파우더와 비슷한 성능을 발휘할 수 있습니다.
Q: 3D 프린팅된 Ti45Al8Nb 부품을 용접할 수 있나요?
A: 예, 이러한 합금에 대해 마찰 교반 용접이 입증되었습니다. 레이저 용접도 가능하지만 국부적인 재료 특성을 변경할 수 있습니다.
