TC4 ELI-Pulver

TC4 ELI-Pulver ist eine Titanlegierung, die fĂŒr ihre außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften und BiokompatibilitĂ€t bekannt ist. Es handelt sich um eine Variante der Legierung Ti-6Al-4V, die speziell fĂŒr kritische Anwendungen in Branchen wie der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik, der Automobilindustrie und der SportgerĂ€teherstellung entwickelt wurde. TC4 ELI-Pulver zeichnet sich durch eine höhere Reinheit und einen geringeren Anteil an Zwischengitterelementen aus, was es fĂŒr verschiedene fortschrittliche Anwendungen sehr wĂŒnschenswert macht.

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InhaltsĂŒbersicht

TC4 ELI-Pulver, auch bekannt als Titanium 6Aluminum 4Vanadium ELI-Pulver, ist ein fortschrittliches Titanlegierungspulver, das in verschiedenen Hochleistungsanwendungen eingesetzt wird. Dieser Leitfaden bietet einen umfassenden Überblick ĂŒber TC4 ELI-Pulver, seine Eigenschaften, Anwendungen, Lieferanten, Sorten und Vergleiche mit anderen Titanpulvern.

Überblick ĂŒber das TC4 ELI-Pulver

 

TC4 ELI-Pulver

 

TC4 ELI-Pulver ist eine hochreine ELI-Variante der TC4-Titanlegierung mit 6% Aluminium, 4% Vanadium und geringen Mengen an Eisen und Sauerstoff.

Im Vergleich zu anderen Titanlegierungen bietet TC4 ELI eine hervorragende Kombination aus hoher Festigkeit, geringem Gewicht, hervorragender KorrosionsbestÀndigkeit und BiokompatibilitÀt. Die Sorte ELI gewÀhrleistet maximale DuktilitÀt und ZÀhigkeit.

TC4 ELI eignet sich fĂŒr die additive Fertigung, den Metallspritzguss und andere pulvermetallurgische Anwendungen. Seine feinen Pulver ermöglichen komplexe Geometrien und dĂŒnne WĂ€nde in 3D-gedruckten oder gesinterten Teilen.

Die wichtigsten Eigenschaften und Merkmale von TC4 ELI-Pulver:

TC4 ELI Pulvereigenschaften

Eigentum Beschreibung
Zusammensetzung 6% Al, 4% V, 0,08% max Fe, 0,13% max O
Dichte 4,43 g/cc
Schmelzpunkt 1604°C
StÀrke 895-930 MPa Höchstzugkraft
DuktilitÀt 10-15% Dehnung
ErmĂŒdungsfestigkeit 500-550 MPa
ElastizitÀtsmodul 110 GPa
WÀrmeleitfÀhigkeit 6,7 W/m-K
Elektrischer spezifischer Widerstand 178 ΌΩ-cm
WĂ€rmeausdehnungskoeffizient 8,9 ÎŒm/m-°C

TC4 ELI bietet ein optimales VerhĂ€ltnis von hoher Festigkeit zu Gewicht, BruchzĂ€higkeit, ErmĂŒdungsfestigkeit und KorrosionsbestĂ€ndigkeit. Der hohe Aluminium- und Vanadiumgehalt trĂ€gt zur Erzielung einer hohen Festigkeit durch Mischkristallverfestigung und AusscheidungshĂ€rtung durch WĂ€rmebehandlung bei.

Der niedrige Zwischengitteranteil sorgt fĂŒr eine verbesserte DuktilitĂ€t und BruchzĂ€higkeit im Vergleich zur Standardsorte TC4. Der Sauerstoffgehalt ist auf maximal 0,13% begrenzt, um Versprödung zu vermeiden. Auch der Eisengehalt ist begrenzt.

Insgesamt eignen sich die Eigenschaften von TC4 ELI fĂŒr kritische Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, im Verteidigungsbereich, im Motorsport, in der Medizin, in der Öl- und Gasindustrie und in anderen Bereichen.

Anwendungen und Einsatzmöglichkeiten von TC4 ELI-Pulver

TC4 ELI-Pulver wird zur Herstellung von Hochleistungsteilen mittels additiver Fertigung, Metall-Spritzguss, heißisostatischem Pressen und anderen pulvermetallurgischen Verfahren verwendet.

Einige der wichtigsten Anwendungen und Verwendungszwecke von TC4 ELI-Pulver sind:

Anwendungen von TC4 ELI-Pulver

Bereich Anwendungen
Luft- und Raumfahrt Flugzeugstrukturen, Triebwerkskomponenten, WeltraumtrÀgersysteme
Implantate OrthopÀdische Implantate, Zahnimplantate, kieferorthopÀdische Implantate
Automobilindustrie Motorsportkomponenten, RĂ€der fĂŒr Turbolader
Industriell Hardware fĂŒr die Schifffahrt, Teile fĂŒr Offshore-Bohrungen, Ventile, Pumpen
Energie Bohrlochkopfkomponenten, Bohrlochwerkzeuge, Pipelines
Verteidigung Ballistische Panzerung, Waffenkomponenten, SchutzausrĂŒstung

In der Luft- und Raumfahrt eignet sich TC4 ELI aufgrund seines hohen VerhĂ€ltnisses zwischen Festigkeit und Gewicht fĂŒr flugkritische statische und rotierende Komponenten in Flugzeugzellen, Turbinen, Fahrwerken usw. Die Teile können 3D-gedruckt oder endkonturnah gesintert werden.

Im medizinischen Bereich ermöglichen die BiokompatibilitĂ€t und die KorrosionsbestĂ€ndigkeit von TC4 ELI die Verwendung fĂŒr orthopĂ€dischen Gelenkersatz und Zahnimplantate. Es können HĂŒftschĂ€fte, Knieimplantate und SchĂ€delplatten hergestellt werden.

FĂŒr den Motorsport kann TC4 ELI leichtere und stĂ€rkere Komponenten wie Pleuelstangen, Einlassventile, TurboladerrĂ€der, Antriebswellen und Fahrwerksteile herstellen.

Bei Öl- und Gasanwendungen wird TC4 ELI wegen seiner BestĂ€ndigkeit gegen korrosive Umgebungen gewĂ€hlt. Es kann zur Herstellung von BohrlochkopfbeschlĂ€gen, Ventilen, Pumpen und Verbrauchsmaterialien wie HĂŒlsen, Stopfen, Kugeln und Sitzen verwendet werden.

Im Verteidigungssektor wird TC4 ELI zur Herstellung von ballistischen Panzerplatten verwendet, die Kugeln und Schrapnelle aufhalten und gleichzeitig das Gewicht minimieren. Andere militĂ€rische Anwendungen umfassen Teile fĂŒr die Luftfahrt und Waffenkomponenten wie LĂ€ufe, EmpfĂ€nger, Schienen, AbzĂŒge usw.

Insgesamt ermöglicht TC4 ELI-Pulver leichte, leistungsstarke Metallteile in sicherheitskritischen Branchen, indem es die neuesten Fertigungstechniken nutzt.

Spezifikationen von TC4 ELI-Pulver

TC4 ELI-Pulver ist in verschiedenen GrĂ¶ĂŸenverteilungen, auch als PartikelgrĂ¶ĂŸenbereiche bekannt, im Handel erhĂ€ltlich. Die Morphologie des Pulvers kann kugelförmig, eckig oder eine Mischung sein.

Typische Spezifikationen fĂŒr TC4 ELI-Pulver sind:

TC4 ELI-Pulver Spezifikationen

Parameter Einzelheiten
PartikelgrĂ¶ĂŸenbereich 15-45 Mikrometer, 45-105 Mikrometer, 105-250 Mikrometer
Partikelform SphÀrisch, eckig, gemischt
GrĂ¶ĂŸenverteilung D10, D50, D90 Werte
Scheinbare Dichte 2,5-3,5 g/cc
Zapfstellendichte 3,5-4,5 g/cc
Durchflussmenge Messung mit Hall-Durchflussmesser
Chemische Analyse Al, V, Fe, O, N, C, H, Ti
Losnummer FĂŒr die RĂŒckverfolgbarkeit
Verpackung FlÀschchen, GlÀser bis zu 25 kg

Feinere PartikelgrĂ¶ĂŸenverteilungen von 15-45 Mikrometern werden fĂŒr den Druck komplexer Geometrien und fĂŒr glatte OberflĂ€chen bevorzugt. GrĂ¶ĂŸere PartikelgrĂ¶ĂŸen ĂŒber 100 Mikrometer ermöglichen schnellere Aufbauraten.

SphĂ€rische Pulver verbessern die FließfĂ€higkeit, die Packungsdichte und das Sinterverhalten. Eckige und gemischte Pulver bieten eine bessere mechanische AdhĂ€sion zwischen den Partikeln.

Schein- und Klopfdichte bestimmen die Menge des Pulvers, die erforderlich ist, um ein bestimmtes Volumen zu fĂŒllen. Die Fließgeschwindigkeit gibt an, wie leicht sich das Pulver beim Drucken oder Spritzgießen dosieren lĂ€sst.

Die chemische Analyse bestĂ€tigt, dass die elementare Zusammensetzung den QualitĂ€tsanforderungen entspricht. Chargennummern ermöglichen die RĂŒckverfolgbarkeit fĂŒr die QualitĂ€tskontrolle. Durch eine geeignete Verpackung bleibt die Unversehrtheit des Pulvers wĂ€hrend der Handhabung und Lagerung erhalten.

Sorten von TC4 ELI-Pulver

TC4 ELI-Pulver wird in verschiedenen QualitĂ€ten hergestellt, indem die Nachbearbeitungsmethode nach der GasverdĂŒsung variiert wird. Dies wirkt sich auf das MikrogefĂŒge und die mechanischen Eigenschaften aus.

Zu den wichtigsten Klassen gehören:

TC4 ELI-Pulver-Sorten

Klasse Beschreibung
As-atomisiert Keine Nachbearbeitung nach der GaszerstÀubung
GeglĂŒht WĂ€rmebehandlung zum Abbau von Eigenspannungen
Heißisostatisch gepresst Konsolidiert bei hoher Temperatur und hohem Druck
Plasma gesintert Schnell gesintert durch Plasmaentladung
ISO-S Durch GaszerstÀubung hergestelltes kugelförmiges Pulver

Die unzerstĂ€ubte QualitĂ€t enthĂ€lt Restspannungen aus der schnellen Erstarrung. Durch das AusglĂŒhen werden diese Spannungen beseitigt und das Pulver lĂ€sst sich beim Drucken oder Formen leichter verarbeiten.

Hipping und Plasmasintern erhöhen die Dichte und verbessern das MikrogefĂŒge und die mechanischen Eigenschaften der fertigen Teile.

Die sphĂ€rische QualitĂ€t (ISO-S) bietet eine bessere FließfĂ€higkeit und Packungsdichte fĂŒr den hochwertigen 3D-Druck.

Die geeignete TC4 ELI-Pulversorte wird auf der Grundlage des spezifischen additiven Fertigungs- oder Pulvermetallurgieverfahrens ausgewÀhlt.

Lieferanten von TC4 ELI-Pulver

TC4 ELI-Pulver wird sowohl von fĂŒhrenden Metallpulverherstellern als auch von spezialisierten Anbietern von Pulver fĂŒr die additive Fertigung geliefert. Einige der wichtigsten Lieferanten sind:

TC4 ELI-Pulver Lieferanten

Unternehmen Land
AP&C Kanada
Tischlertechnik USA
Sandvik Schweden
Praxair USA
TLS Technik Deutschland
AMETEK USA
LPW-Technologie UK
CNPC-Pulver-Gruppe China

Diese Unternehmen stellen TC4 ELI-Pulver durch GasverdĂŒsung her und kontrollieren die PartikelgrĂ¶ĂŸenverteilung genau. Einige Anbieter bieten auch kundenspezifische Nachbearbeitungen wie GlĂŒhen, Hippen und Sintern an, um die Pulvereigenschaften zu verbessern.

Hochreine Rohstoffe, strenge QualitĂ€tskontrollen und spezielle Verpackungen tragen dazu bei, dass TC4 ELI-Pulver fĂŒr kritische Anwendungen zuverlĂ€ssig und konsistent ist. Große ProduktionskapazitĂ€ten ermöglichen die Lieferung von TC4 ELI-Pulver in großen Mengen.

Preisgestaltung fĂŒr TC4 ELI-Pulver

Als fortschrittliche Titanlegierung ist TC4 ELI-Pulver teurer als Basis-Titanlegierungen wie Ti-6Al-4V. Die Preise hÀngen ab von:

  • PartikelgrĂ¶ĂŸenbereich
  • Auftragsvolumen
  • ZusĂ€tzliche Verarbeitung/QualitĂ€t
  • Reinheitsgrad
  • Geografischer Standort

Einige indikative Preisspannen:

TC4 ELI Pulver Preisgestaltung

PartikelgrĂ¶ĂŸe Preis pro kg
15-45 Mikrometer $80 – $120
45-105 Mikrometer $60 – $90
105-250 Mikrometer $40 – $70

Im Allgemeinen sind die Preise fĂŒr kleinere PartikelgrĂ¶ĂŸen höher, da die GaszerstĂ€ubung besser kontrolliert werden kann. Kleinere Chargen kosten auch mehr pro Kilogramm im Vergleich zu GroßauftrĂ€gen.

Geografisch gesehen sind die Preise fĂŒr in China hergestelltes TC4 ELI-Pulver niedriger als fĂŒr europĂ€isches/amerikanisches Pulver. Allerdings kann die QualitĂ€tskontrolle variieren.

Mit der zunehmenden Verbreitung der additiven Fertigung sind die Preise fĂŒr TC4 ELI-Pulver zwar gesunken, liegen aber immer noch ĂŒber denen fĂŒr herkömmliche Titanlegierungen. Langfristige Vereinbarungen und GroßauftrĂ€ge können helfen, wettbewerbsfĂ€hige Preise zu sichern.

TC4 ELI-Pulver im Vergleich zu anderen Titanlegierungen

TC4 ELI bietet gegenĂŒber anderen gĂ€ngigen Titanlegierungen wie Ti-6Al-4V Vorteile in Bezug auf Festigkeit, ZĂ€higkeit und KorrosionsbestĂ€ndigkeit.

Vergleich von TC4 ELI mit anderen Titanlegierungen

Legierung StÀrke ZÀhigkeit KorrosionsbestÀndigkeit Kosten
Ti-6Al-4V Mittel Mittel Mittel Niedrig
Ti-6Al-7Nb Mittel Mittel Hoch Mittel
Ti-555 (Ti-5Al-5V-5Mo-3Cr) Sehr hoch Niedrig Mittel Hoch
TC4 ELI (Ti-6Al-4V-0,08Fe-0,13O) Sehr hoch Hoch Sehr hoch Hoch

Die wichtigsten Vorteile von TC4 ELI gegenĂŒber anderen Titanlegierungen:

  • Höhere Festigkeit als Ti-6Al-4V und Ti-6Al-7Nb
  • Überlegene BruchzĂ€higkeit und DuktilitĂ€t gegenĂŒber Ti-555
  • Ausgezeichnete KorrosionsbestĂ€ndigkeit in rauen Umgebungen
  • BehĂ€lt seine Eigenschaften bei extremen Temperaturen besser bei
  • Geringere Dichte als Stahllegierungen
  • Bessere BiokompatibilitĂ€t als nichtrostende StĂ€hle
  • Kann fĂŒr farbige OberflĂ€chen anodisiert werden

Zu den EinschrÀnkungen von TC4 ELI gehören:

  • Höhere Kosten als Ti-6Al-4V
  • Schwieriger zu bearbeiten als Ti-6Al-4V
  • AnfĂ€llig fĂŒr Abrieb gegen sich selbst
  • Nicht schweißbar durch konventionelles Schmelzschweißen
  • Immer noch schwerer als Aluminiumlegierungen

Insgesamt macht die Kombination aus außergewöhnlichen mechanischen Eigenschaften, KorrosionsbestĂ€ndigkeit, geringer Dichte und BiokompatibilitĂ€t TC4 ELI trotz seiner höheren Kosten zu einem fortschrittlichen Material der Wahl fĂŒr kritische Anwendungen.

HĂ€ufig gestellte Fragen zum TC4 ELI-Pulver

Hier finden Sie Antworten auf einige hÀufig gestellte Fragen zum TC4 ELI-Pulver:

FAQs ĂŒber TC4 ELI-Pulver

F: WofĂŒr steht das ELI im TC4 ELI-Pulver?

A: ELI steht fĂŒr extra niedriger interstitieller Gehalt. Es bezieht sich auf den minimalen Gehalt an Sauerstoff und Eisen in der Pulverzusammensetzung.

F: Welche PartikelgrĂ¶ĂŸe von TC4 ELI-Pulver ist ideal?

A: 15-45 Mikron Pulver eignen sich am besten fĂŒr den Druck von feinen Merkmalen und dĂŒnnen WĂ€nden. 45-105 Mikron ermöglichen schnellere Aufbauraten, aber eine geringere Auflösung.

F: Welche Nachbearbeitungsmethoden können fĂŒr TC4 ELI-Pulver verwendet werden?

A: GlĂŒhen, heißisostatisches Pressen, Plasmasintern und die Herstellung kugelförmiger Pulver verbessern die Pulvereigenschaften.

F: Ist TC4 ELI-Pulver besser als Ti-6Al-4V fĂŒr den 3D-Druck?

A: Ja, TC4 ELI hat eine höhere Festigkeit und ZÀhigkeit im Vergleich zu Ti-6Al-4V im unbedruckten und nachbehandelten Zustand.

F: Muss TC4 ELI-Pulver nach der additiven Fertigung heißisostatisch gepresst werden?

A: Das HIP-Verfahren kann interne Poren beseitigen und die ErmĂŒdungsfestigkeit verbessern. FĂŒr unkritische Teile kann jedoch das gedruckte TC4 ELI ausreichend sein.

F: Welche PrÀzision kann mit TC4 ELI-Pulver beim 3D-Druck von Metall erreicht werden?

A: Toleranzen von ±0,1% sind fĂŒr TC4 ELI gedruckte Teile möglich, abhĂ€ngig vom verwendeten AM-Prozess.

F: Können TC4 ELI-Teile nach dem 3D-Druck bearbeitet werden?

A: Ja, aber TC4 ELI ist schwierig zu bearbeiten und erfordert aufgrund seiner HĂ€rte eine starre Einrichtung und scharfe Werkzeuge.

F: Welche OberflĂ€chenbehandlung ist fĂŒr TC4 ELI AM-Teile möglich?

A: Die Rauheit der OberflÀche nach dem Druck variiert je nach Verfahren, aber Nachbearbeitungsschritte wie Schleifen, Erodieren und Polieren ermöglichen glatte, feine OberflÀchen.

Schlussfolgerung

TC4 ELI-Pulver besitzt eine außergewöhnliche Kombination aus hoher Festigkeit, ZĂ€higkeit und KorrosionsbestĂ€ndigkeit dank seiner Legierungszusammensetzung aus 6% Aluminium, 4% Vanadium, 0,08% Eisen und 0,13% Sauerstoff mit geringem Zwischengitteranteil.

Mit seiner FĂ€higkeit, leichte, hochleistungsfĂ€hige Metallkomponenten fĂŒr kritische Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt, der Medizintechnik, dem Energiesektor und dem Verteidigungssektor herzustellen, bietet TC4 ELI einzigartige Möglichkeiten, die andere Titanlegierungen nicht bieten können.

TC4 ELI-Pulver hat die Konstruktionsmöglichkeiten fĂŒr technische Teile der nĂ€chsten Generation unter Verwendung der neuesten additiven Fertigungs- und Pulvermetallurgieverfahren erweitert. Da das Pulverangebot zunimmt und die Kosten weiter sinken, wird erwartet, dass die Verwendung von TC4 ELI in allen Branchen weiter zunimmt und neue Leistungsniveaus eröffnet.

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