PREP Feuerfestes Titanlegierungspulver

TiAl ist eine neue Klasse von Luftfahrtlegierungen, die ein hervorragendes Verhältnis von Festigkeit zu Gewicht sowie eine hohe chemische und thermische Stabilität bieten. Die Gamma-Titan-Aluminid-Legierung weist hervorragende mechanische Eigenschaften sowie Oxidations- und Korrosionsbeständigkeit bei erhöhten Temperaturen (über 600 Grad Celsius) auf. TiAl ist die neueste Materialklasse, die mit Nickel-Superlegierungen bei der Herstellung von Flugzeugtriebwerksteilen wie Niederdruckturbinen konkurriert.

Präzisionsdruck

Bietet außergewöhnliche Druckgenauigkeit.

Vielseitige Metallpulver

Vielfältige hochwertige Pulver für unterschiedliche Anwendungen.

Innovative Materialien

Kontinuierliche Einführung fortschrittlicher Legierungen.

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Übersicht über das feuerfeste PREP-Titanlegierungspulver

Die PREP-Legierung (Plasma Rotating Electrode Process) ist ein hochleistungsfähiges feuerfestes Titanlegierungspulver, das für die additive Fertigung von Komponenten entwickelt wurde, die hervorragende mechanische Eigenschaften bei extremen Temperaturen erfordern.

Dieser Artikel bietet einen umfassenden Leitfaden zu PREP-Titanlegierungspulver und behandelt Zusammensetzung, Eigenschaften, Druckparameter, Anwendungen, Spezifikationen, Lieferanten, Handhabung, Inspektion, Vergleiche, Vor- und Nachteile sowie häufig gestellte Fragen. Quantitative Informationen werden in leicht verständlichen Tabellen dargestellt.

Zusammensetzung des PREP-Titanlegierungspulvers

Die PREP-Legierung hat eine komplexe Zusammensetzung, die verschiedene gelöste Elemente enthält:

Element Gewicht % Zweck
Titan Gleichgewicht Hauptelement der Matrix
Aluminium 5 – 7 Fester Lösungsverstärker
Zinn 1 – 3 Fester Lösungsverstärker
Zirkonium 0,5 – 2 Kontrolle der Kornstruktur
Molybdän 1 – 3 Fester Lösungsverstärker
Silizium 0,5 – 1,5 Oxidationsbeständigkeit
Niob 1 – 3 Hartmetallbildner
Tantal 1 – 3 Hartmetallbildner

Zur Verstärkung der Korngrenzen werden außerdem Spuren von Bor und Kohlenstoff zugesetzt.

Eigenschaften von PREP Titanlegierungspulver

Die PREP-Legierung weist eine außergewöhnliche Kombination von Eigenschaften auQ:

Eigentum Beschreibung
Hohe Festigkeit Hervorragende Zug- und Kriechfestigkeit bis 700 °C
Ermüdungsbeständigkeit Hohe Ermüdungslebensdauer bei erhöhten Temperaturen
Bruchzähigkeit Bis zu 100 MPa-√m
Oxidationsbeständigkeit Bildet schützende Oxidschicht
Thermische Stabilität Mikrostrukturelle Stabilität nach längerer Exposition
Schadenstoleranz Beständig gegen Risswachstum
Biokompatibilität Ungiftig und nicht allergen

Die Eigenschaften ermöglichen leichte Bauteile für anspruchsvolle Anwendungen.

AM-Druckparameter für PREP-Titanlegierungspulver

Zu den typischen AM-Prozessparametern gehören:

Parameter Typischer Wert Zweck
Schichthöhe 30-50 μm Auflösung versus Build-Geschwindigkeit
Laserleistung 150-500 W Ausreichendes Schmelzen ohne Verdunstung
Scangeschwindigkeit 750-1500 mm/s Dichte versus Produktionsrate
Schraffurabstand 80-120 μm Mechanische Eigenschaften
Heißisostatisches Pressen 900 °C, 100 MPa, 3 Stunden Beseitigen Sie innere Hohlräume

Parameter optimiert für Dichte, Mikrostruktur, Aufbaurate und Nachbearbeitungsanforderungen.

Anwendungen von 3D-gedruckten PREP-Titanteilen

PREP-Legierungskomponenten dienen kritischen Anwendungen, darunter:

Industrie Komponenten
Luft- und Raumfahrt Turbinenschaufeln, Kompressorteile, Halterungen
Automobil Pleuel, Ventile, Turboladerräder
Medizinisch Orthopädische Implantate, chirurgische Instrumente
Chemisch Pumpen, Ventile, Reaktionsgefäße
Energieerzeugung Komponenten des Heißgaspfads

Zu den Vorteilen gegenüber geschmiedeten Äquivalenten gehören komplexe Geometrien und eine beschleunigte Entwicklung.

Spezifikationen von PREP Titanpulver für AM

PREP-Legierungspulver muss strenge Spezifikationen erfüllen:

Parameter Spezifikation
Partikelgrößenbereich 15–45 μm typisch
Partikelform Sphärische Morphologie
Scheinbare Dichte >2,5 g/cm³
Klopfdichte >4,5 g/cm³
Hall-Durchflussrate >35 Sek. für 50 g
Reinheit >99,95 %
Sauerstoffgehalt <1000 ppm

Kundenspezifische Größenverteilungen und kontrollierte Sauerstoffgehalte verfügbar.

Lieferanten von PREP-Titanlegierungspulver

PREP-Legierungspulver wird geliefert von:

Anbieter Standort
Praxair USA
AP&C Kanada
Tekna Kanada
Metalyse Vereinigtes Königreich
LPW-Technologie Vereinigtes Königreich
EOS Deutschland

Die Preise liegen je nach Qualität, Größenverteilung und Bestellvolumen zwischen 250 $/kg und 450 $/kg.

Handhabung und Lagerung von PREP-Titanpulver

Da es sich um ein reaktives Material handelt, ist ein sorgfältiger Umgang mit PREP-Legierungspulver unerlässlich:

  • Lagern Sie versiegelte Behälter unter Inertgas wie Argon
  • Vermeiden Sie bei der Handhabung den Kontakt mit Luft und Feuchtigkeit
  • Verwenden Sie ordnungsgemäß geerdete Geräte
  • Vermeiden Sie Staubansammlungen, um das Explosionsrisiko zu minimieren
  • Lokale Absaugung empfohlen
  • Tragen Sie geeignete PSA und vermeiden Sie das Einatmen

Richtige Techniken und Kontrollen verhindern die Pulveroxidation.

Inspektion und Prüfung von PREP-Titanpulver

PREP-Legierungspulverchargen werden validiert mit:

Methode Getestete Parameter
Siebanalyse Partikelgrößenverteilung
REM-Bildgebung Partikelmorphologie
EDX Chemie/Zusammensetzung
XRD Phasen vorhanden
Pyknometrie Dichte
Hall-Durchflussrate Fließfähigkeit des Pulvers

Tests gemäß ASTM-Standards gewährleisten die Konsistenz von Charge zu Charge.

Vergleich der PREP-Legierung mit alternativen Titanpulvern

Die PREP-Legierung ist im Vergleich zu anderen Titanmaterialien wie folgt:

Legierung Stärke Oxidationsbeständigkeit Kosten Druckbarkeit
VORBEREITUNG Exzellent Exzellent Hoch Gut
Ti64 Gut Gut Mittel Gerecht
Ti6242 Exzellent Gut Hoch Gerecht
CP-Ti Niedrig Exzellent Niedrig Exzellent

PREP bietet die besten Allround-Eigenschaften, ist jedoch teurer als Arbeitslegierungen wie Ti64.

Vor- und Nachteile von PREP Titanium Powder für AM

Vorteile Nachteile
Hervorragende Hochtemperaturfestigkeit Teuer im Vergleich zu Ti64 und CP-Ti
Ausgezeichnete thermomechanische Ermüdungsbeständigkeit Höhere Dichte als andere Titanlegierungen
Komplexe Geometrien realisierbar Der Umgang mit kontrollierter Atmosphäre ist obligatorisch
Geringere Anisotropie als Ti64 und CP-Ti Verarbeitung sehr technikempfindlich
Passende Eigenschaften zu PREP-geschmiedeten Formen Begrenzte Lieferanten und Legierungsvarianten

PREP ermöglicht eine außerordentlich leistungsstarke additive Fertigung, erfordert jedoch eine sehr strenge Kontrolle der Prozessbedingungen.

Häufig gestellte Fragen zu PREP Titanlegierungspulver

Q: Wofür wird die PREP-Titanlegierung bei AM verwendet?

A: Die PREP-Legierung wird für den 3D-Druck leichter Luft- und Raumfahrt- und Automobilkomponenten verwendet, die extrem hohe mechanische Eigenschaften bei Temperaturen von bis zu 700 °C erfordern.

Q: Welche Partikelgröße wird zum Drucken der PREP-Titanlegierung empfohlen?

A: Ein Pulvergrößenbereich von 15–45 Mikrometern sorgt für ein gutes Gleichgewicht zwischen Fließfähigkeit, hoher Auflösung und dicht gedruckten Teilen.

Q: Erfordert PREP-Titan nach der AM eine heißisostatische Pressung?

A: HIP wird empfohlen, um innere Hohlräume zu beseitigen, die Ermüdungsbeständigkeit zu maximieren und die volle Dichte zu erreichen. Für unkritische Anwendungen ist dies möglicherweise nicht zwingend erforderlich.

Q: Welches Material hat Eigenschaften, die der PREP-Titanlegierung am nächsten kommen?

A: Ti-6Al-4V hat eine vergleichbare Dichte und gute Hochtemperaturfestigkeit, aber eine geringere Oxidationsbeständigkeit im Vergleich zu PREP-Legierungen.

Q: Welche Vorteile bietet die PREP-Legierung gegenüber Ti-6Al-4V in AM?

A: Wesentliche Vorteile sind eine höhere Zug- und Ermüdungsfestigkeit bis 700 °C sowie eine deutlich bessere Kriech- und thermomechanische Ermüdungsbeständigkeit.

Q: Welche Präzision kann mit PREP-Titan-gedruckten Teilen erreicht werden?

A: Nach der Nachbearbeitung können gedruckte PREP-Komponenten Maßtoleranzen und eine Oberflächengüte erreichen, die mit CNC-bearbeiteten Titanteilen vergleichbar sind.

Q: Welche Fehler können beim Drucken der PREP-Titanlegierung auftreten?

A: Mögliche Mängel sind Risse, Verformungen, Porosität, unvollständige Verschmelzung und Oberflächenrauheit. Die meisten können durch optimierte Parameter minimiert werden.

Q: Können Stützstrukturen leicht von PREP-Titan-AM-Teilen entfernt werden?

A: Aufgrund der hervorragenden mechanischen Eigenschaften der PREP-Legierungen lassen sich ordnungsgemäß gestaltete Minimalstützen nach dem Drucken leicht entfernen.

Q: Welche Art der Nachbearbeitung wird normalerweise an PREP-Titankomponenten durchgeführt?

A: Heißisostatisches Pressen, Wärmebehandlung, Schleifmittelflussbearbeitung, CNC-Bearbeitung und Elektropolieren sind häufig verwendete Nachbearbeitungsprozesse.

Q: Was ist der Hauptunterschied zwischen Ti-6Al-4V Grade 5 und Grade 23?

A: Sorte 5 hat einen höheren Sauerstoffgehalt für eine bessere Fließfähigkeit des Pulvers, während Sorte 23 einen niedrigeren Sauerstoffgehalt für überlegene Bruchzähigkeit und Ermüdungsbeständigkeit aufweist.

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