Titan- und Aluminium-TA7-Pulver

TA7-Pulver gehört zur Familie der Titanaluminide, bei denen es sich um intermetallische Verbindungen aus Titan und Aluminium handelt. Dieses einzigartige Pulver weist außergewöhnliche Festigkeit, leichte Eigenschaften und Hochtemperaturstabilität auf und ist damit eine attraktive Wahl für zahlreiche technische Anwendungen.

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Übersicht über Titan- und Aluminium-TA7-Pulver

TA7 gehört zum intermetallischen Legierungssystem Titan-Aluminid und vereint die leichten Eigenschaften von Aluminium mit der Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit von Titan. Das nahezu äquiatomare Verhältnis von Ti und Al sorgt für eine hervorragende Ausgewogenheit der Eigenschaften für Anwendungen bei erhöhten Temperaturen.

Zu den Hauptmerkmalen von TA7-Pulver gehören:

  • Sehr hohe spezifische Festigkeit (Festigkeits-Gewichts-Verhältnis)
  • Hervorragende Zug- und Kriechfestigkeit bei hohen Temperaturen
  • Geringe Dichte im Vergleich zu Nickel- oder Stahllegierungen
  • Gute Korrosionsbeständigkeit in verschiedenen Umgebungen
  • Erhältlich in verschiedenen Partikelgrößen und Morphologien

TA7-Pulver hat sich als ausgezeichnete Wahl zur Gewichtsreduzierung und Verbesserung der Effizienz in Luft- und Raumfahrtmotoren und Flugzeugzellen erwiesen, die bei hohen Temperaturen betrieben werden.

Chemische Zusammensetzung von TA7-Pulver

TA7-Pulver hat die folgende nominelle Zusammensetzung:

Element Gewicht %
Titan (Ti) Gleichgewicht
Aluminium (Al) 7 %
Zinn (Sn) 2-5 %
Zirkonium (Zr) 1-4 %
Silizium (Si) 0,5 % max
Kohlenstoff (C) 0,1 % max
Sauerstoff (O) 0,13 % max

 

Die Menge an Zinn und Zirkonium kann variiert werden, um die mechanischen Eigenschaften bei hohen Temperaturen zu optimieren. Der Verunreinigungsgrad von Si, C und O wird minimiert.

Eigenschaften von TA7-Pulver

Zu den wichtigsten Eigenschaften von TA7-Pulver gehören:

Eigentum Wert
Dichte 3,7-4,0 g/cm3
Schmelzpunkt 1460°C
Wärmeleitfähigkeit 6,7 W/mK
Elektrischer widerstand 1,78 μΩ.cm
Elastizitätsmodul 110 GPa
Poissonzahl 0,32
Zugfestigkeit 800 MPa
Streckgrenze 760 MPa
Verlängerung 1-2 %
Kriechwiderstand 190 MPa bei 700°C

 

Aufgrund der Eigenschaften wie hohe Festigkeit, geringe Dichte, Oxidationsbeständigkeit und thermische Stabilität eignet sich TA7 für die anspruchsvollsten Anwendungen bei erhöhten Temperaturen.

Produktionsmethode für TA7-Pulver

TA7-Pulver kann mit folgenden Methoden hergestellt werden:

  • Gaszerstäubung – Hochdruck-Inertgas, das zur Zerstäubung der geschmolzenen TA7-Legierung verwendet wird, wodurch ein kugelförmiges Pulver entsteht, das sich ideal für AM eignet.
  • Plasma-Rotationselektrodenprozess – Durch die zentrifugale Zerkleinerung eines schnell rotierenden geschmolzenen Metallstroms entsteht kugelförmiges Pulver.
  • Mechanisches Legieren – Hochenergie-Kugelmahlen von gemischten elementaren Ti- und Al-Pulvern mit anschließendem Glühen.

Die Gaszerstäubung bietet eine hervorragende Kontrolle über Pulvereigenschaften wie Partikelgrößenverteilung, Morphologie, Mikroreinheit und Fließfähigkeit.

Anwendungen von TA7-Pulver

TA7-Pulver wird häufig verwendet in:

  • Additive Fertigung – Selektives Laserschmelzen zur Herstellung komplexer Tragflächenformen, Laufräder und Turbinenschaufeln.
  • Metallspritzguss – Zur Herstellung kleiner, komplexer Netzformteile wie Turboladerkomponenten, die eine hohe Festigkeit und Temperaturbeständigkeit erfordern.
  • Thermische Spritzbeschichtungen – werden durch Plasma- oder HVOF-Spritzen auf Ventiloberflächen, Lager und Fahrwerkskomponenten aufgetragen, die bei hohen Temperaturen Verschleiß-/Korrosionsbeständigkeit erfordern.
  • Pulvermetallurgie – Pressen und Sintern zur Herstellung leichter, hochfester Strukturteile für Luft- und Raumfahrtanwendungen.

Spezifikationen von TA7-Pulver

TA7-Pulver ist in verschiedenen Größenbereichen, Formen und Reinheitsgraden erhältlich:

  • Partikelgröße: Von 15–45 μm für AM-Methoden, bis zu 100 μm für thermische Spritzverfahren.
  • Morphologie: Die nahezu kugelförmige Pulverform sorgt für optimale Fließfähigkeit und Packungsdichte.
  • Reinheit: Von kommerzieller Reinheit bis hin zu ultrahohen Reinheitsgraden, basierend auf Verunreinigungsgrenzen und Prozessanforderungen.
  • Sauerstoffgehalt: Für die meisten Anwendungen wird der Wert unter 2000 ppm gehalten.
  • Durchflussrate: Pulver speziell für hervorragende Durchflussraten über 25 s/50 g.

Globale Lieferanten von TA7-Pulver

Zu den weltweit größten Anbietern von TA7-Pulver gehören:

  • AP&C (Kanada)
  • TLS Technik (Deutschland)
  • Sandvik Osprey (Großbritannien)
  • Tekna (Kanada)
  • ECKA Granulat (Deutschland)
  • Metalltechnik (UK)

Diese Unternehmen produzieren verschiedene Qualitäten von TA7-Pulver, die auf die additive Fertigung, das thermische Spritzen, die Pulvermetallurgie und andere Hochtemperaturanwendungen zugeschnitten sind.

Preise für TA7-Pulver

TA7-Pulver ist preislich höher als Stähle und Nickellegierungen:

  • Menge – 100–150 $ pro kg für Großbestellungen über 500 kg. Kleinere Mengen sind deutlich teurer.
  • Qualität – Hochreines, kugelförmiges Pulver, das unter streng kontrollierten Bedingungen mit fortschrittlichen Verfahren hergestellt wird, erfordert eine erstklassige Preisgestaltung.
  • Lieferant – Große globale Lieferanten bieten aufgrund höherer Produktionsmengen Kostenvorteile gegenüber kleineren Herstellern.
  • Geografie – Die Preise variieren je nach Region, wobei Europa und Nordamerika im Vergleich zu Asien höherpreisige Märkte sind.

Bei kritischen Anwendungen sollten sich Käufer bei der Beschaffung von TA7-Pulver auf die Pulverqualität und nicht auf die niedrigsten Kosten konzentrieren.

Lagerung und Handhabung von TA7-Pulver

TA7-Pulver erfordert sorgfältige Lagerung und Handhabung:

  • Sollte in verschlossenen Behältern unter Inertgas wie Argon gelagert werden, um Oxidation zu verhindern.
  • Vermeiden Sie die Ansammlung von feinem Pulver, um das Risiko einer Staubexplosion zu minimieren.
  • Verwenden Sie beim Umgang mit Pulver geeignete PSA, Belüftung, Erdung und Sicherheitsmaßnahmen.
  • Vermeiden Sie den Kontakt zwischen Pulver und Zündquellen wegen der Gefahr der Entflammbarkeit.
  • Befolgen Sie die geltenden Sicherheitsrichtlinien des Sicherheitsdatenblatts des Lieferanten.

Beim Umgang mit diesem hochreaktiven Legierungspulver ist Vorsicht geboten.

Inspektion und Prüfung von TA7-Pulver

Wichtige Qualitätskontrolltests, die an TA7-Pulver durchgeführt wurden:

  • Chemische Analyse mit ICP-OES oder RFA, um sicherzustellen, dass die Zusammensetzung den Spezifikationen entspricht.
  • Partikelgrößenverteilung mittels Laserbeugung gemäß ASTM B822-Standard.
  • Morphologieanalyse mittels REM-Bildgebung.
  • Messung der Pulverdurchflussrate mit Hall-Durchflussmesser gemäß ASTM B213-Standard.
  • Dichtemessung mittels Heliumpyknometrie.
  • Verunreinigungsanalyse durch Inertgasfusion oder ICP-MS.
  • Mikrostrukturcharakterisierung durch Röntgenbeugung.

Durch gründliche Tests wird die Chargenkonsistenz und Pulverqualität für die beabsichtigte Anwendung sichergestellt.

Vergleich zwischen TA7- und Inconel 718-Pulvern

TA7- und Inconel 718-Pulver im Vergleich:

Parameter TA7 Inconel 718
Dichte 3,7-4,0 g/cm3 8,2 g/cm3
Hochtemperaturfestigkeit Vergleichbar Vergleichbar
Oxidationsbeständigkeit Besser Gut
Kosten Höher Untere
Bearbeitbarkeit Arm Exzellent
Anwendungen Luft- und Raumfahrtkomponenten Luft- und Raumfahrt, Automobil
Verfügbarkeit Niedrig Sofort verfügbar

 

TA7 bietet Gewichtseinsparungen gegenüber Inconel 718. Die Verarbeitbarkeit ist jedoch schlecht und die Verfügbarkeit von Titanaluminidpulver ist geringer.

Häufig gestellte Fragen zu TA7-Pulver

Q: Wie wird TA7-Pulver hergestellt?

A: TA7-Pulver wird kommerziell durch Gaszerstäubung, Plasma-Rotationselektrodenverfahren und mechanisches Legieren mit anschließendem Glühen hergestellt. Die Gaszerstäubung bietet die beste Kontrolle über die Pulvereigenschaften.

Q: Was sind die Hauptanwendungen von TA7-Pulver?

A: Zu den Hauptanwendungen von TA7-Pulver gehören additive Fertigung, thermische Spritzbeschichtungen, Metallspritzguss und Pulvermetallurgie zur Herstellung leichter Strukturteile, die Hochtemperaturbeständigkeit erfordern.

Q: Was ist die typische TA7-Pulvergröße, die für das selektive Laserschmelzen verwendet wird?

A: Für den SLM-Prozess liegt der ideale Größenbereich für TA7-Pulver bei 15–45 Mikrometern mit sphärischer Morphologie und gutem Pulverfluss und guter Packungsdichte.

Q: Erfordert TA7-Pulver besondere Vorsichtsmaßnahmen bei der Handhabung?

A: Ja, es ist hochreaktiv und erfordert eine sorgfältige Handhabung in einer inerten Atmosphäre unter Verwendung angemessener Belüftung, Erdung und persönlicher Schutzausrüstung, um Brand- oder Explosionsgefahren zu vermeiden.

Q: Wo kann ich TA7-Pulver kaufen, das für Luft- und Raumfahrtteile geeignet ist?

A: Für Luft- und Raumfahrtanwendungen, die geringes Gewicht und hohe Festigkeit erfordern, kann TA7-Pulver von führenden Herstellern wie AP&C, TLS Technik, Sandvik Osprey und Tekna erworben werden.

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