Titanaluminid bezieht sich auf eine Klasse von leichten, hochfesten intermetallischen Legierungen aus Titan und Aluminium. Dieser Leitfaden dient als Nachschlagewerk für Titanaluminid in Pulverform - mit Informationen zu Herstellungsverfahren, Zusammensetzungen, wichtigen Eigenschaften und Parametern, Lieferanten und Preisen, verschiedenen Endanwendungen in verschiedenen Branchen, häufig gestellten Fragen und mehr.
Überblick über Titanaluminid-Pulver
Titanaluminidpulver besteht aus titanhaltigen Speziallegierungen mit einem hohen Aluminiumanteil. Wichtigste Eigenschaften:
- Zusammensetzung: Titan + Aluminium + andere Elemente
- Herstellung: Gasverdüsung zu feinem Pulver
- Form der Partikel: Meistens kugelförmig
- Korngrößen: Von Mikrometern bis 100 Mikrometern
- Dichte: 3,7-4,25 g/cm3
- Wichtigste Merkmale: Extreme Hitze- und Oxidationsbeständigkeit
Durch die Mischung von Titan und Aluminium entstehen einzigartige leichte kristalline Strukturen mit verbesserten Eigenschaften im Vergleich zu konventionellen Legierungen, was die Vielseitigkeit bei Hochleistungsanwendungen bis zu ~750°C erhöht.
Arten von Titaniumaluminid-Pulver
Durch Abstimmung des Aluminiumgehalts und Zugabe von Modifikatoren nehmen Titanaluminide spezifische Mikrostrukturen und Eigenschaften an:
| Typ | Zusammensetzung | Eigenschaften |
|---|---|---|
| α2 Ti3Al | Ti-25Al | Höhere Festigkeit Gute Korrosionsbeständigkeit |
| γ TiAl | Ti-48Al | Beste Oxidationsbeständigkeit Gute Kriechfestigkeit |
| α2 + γ TiAl | Ti-45Al | Gleichgewicht zwischen Festigkeit, Dehnbarkeit und Umweltschutz |
Tabelle 1: Gängige Titanaluminid-Pulvervarianten nach metallischen Bestandteilen und Merkmalen
Das γ-TiAl-System bietet die beste spezifische Streckgrenze bei hohen Temperaturen und gleichzeitig eine geringere Dichte als Nickelsuperlegierungen. Durch zusätzliche Elemente werden die Eigenschaften weiter verbessert.
Produktionsmethoden
Zu den kommerziellen Herstellungsverfahren für Titanaluminidpulver gehören:
- Gaszerstäubung - Inertes Gas zersetzt geschmolzenen Legierungsstrom in feine Tröpfchen
- Plasma-Rotationselektroden-Verfahren - Zentrifugalaufschluss von geschleuderter elektrifizierter Schmelze
- Inertgas-Kondensation - Verdampfte Legierung kondensiert zu Nanopartikeln
Durch die Abstimmung von Prozessparametern wie Gasdurchflussraten, Druckunterschiede und Kühlprofile können die Korngrößenverteilung, die Kornmorphologie und die inneren Mikrostrukturen des Pulvers auf die Anforderungen der Anwendung zugeschnitten werden.
Eigentum von Titanaluminid-Pulver
Physikalische Eigenschaften
| Attribut | Einzelheiten |
|---|---|
| Staat | Festes Pulver |
| Farbe | Dunkelgrau |
| Geruch | Geruchsneutral |
| Kristallstruktur | Tetragonal, hexagonal, orthorhombisch je nach Legierung |
| Dichte | 3,7-4,25 g/cm3 |
Mechanische Eigenschaften
| Maßnahme | Wert |
|---|---|
| Zugfestigkeit | 500-900 MPa |
| Druckfestigkeit | 1000-1800 MPa |
| Härte | 350-450 HV |
| Bruchzähigkeit | 15-35 MPa√m |
Thermische Eigenschaften
| Metrisch | Bewertung |
|---|---|
| Schmelzpunkt | 1350-1450°C |
| Wärmeleitfähigkeit | 4-8 W/mK |
| Wärmeausdehnungskoeffizient | 11-13 x10-6 K-1 |
| Maximale Betriebstemperatur | 750°C (~1400°F) |
Tabelle 2: Überblick über die wichtigsten physikalischen, mechanischen und thermischen Eigenschaften von Titanaluminidpulver
Diese außergewöhnliche Kombination aus geringer Dichte und Hitze- und Umweltbeständigkeit ermöglicht den Einsatz in der Luftfahrt, im Automobilbau, in der Energiewirtschaft und in der chemischen Industrie.
Spezifikationen
Titanaluminidpulver ist im Handel erhältlich und entspricht den Standardspezifikationen:
Größenverteilung
| Standard | Mikrometer | Produktionsverfahren |
|---|---|---|
| Fein | 0-25 | Gaszerstäubung |
| Mittel | 25-45 | Gaszerstäubung |
| Grob | 45-105 | Plasma rotierende Elektrode |
Chemische Reinheit
| Klasse | Aluminium % | Sauerstoff ppm |
|---|---|---|
| Standard | 48-50% | 3000+ |
| Hoch | 45-50% ± 2% | <3000 ppm |
| Ultrahoch | 45-50% ± 1% | <1000 ppm |
Tabelle 3: Typische Größenbereiche, Aluminiumgehalt und Reinheitsgrade für Titanaluminidpulver
Eine strengere Kontrolle der Partikelgrößen, der Konsistenz der Zusammensetzung und der Sauerstoffverunreinigungen fördert die Präzision der Leistung, erhöht aber die Kosten.
Titanaluminid-Pulver Hersteller
Spezialisierte Hersteller bieten kommerzielle Mengen in verschiedenen Reinheits- und Größenprofilen an:
| Unternehmen | Markennamen | Preisspanne |
|---|---|---|
| Sandvik | TiAl Osprey® | $140-450/kg |
| Praxair | Titanaluminide | $100-425/kg |
| Atlantic Ausrüstungsingenieure | AEE TiAl-Pulver | $130-500/kg |
| Sondermetalle Corp. | Vorlegiertes TiAl | $155-425/kg |
Tabelle 4: Wählen Sie namhafte Hersteller von Titanaluminidpulver und Preisklassen
Die Preise variieren je nach Abnahmemenge, Prüf-/Zertifizierungsanforderungen, kundenspezifischer Legierungsoptimierung und mehr - fordern Sie aktuelle Angebote direkt an. Kleine Muster können verfügbar sein.
Anwendungen von Titanaluminid-Pulver
| Sektor | Verwendet | Vorteile |
|---|---|---|
| Luft- und Raumfahrt | Triebwerkskomponenten, Flugzeugzellen | Gewichtseinsparung, Temperaturbeständigkeit |
| Automobilindustrie | Turboladerräder, Ventile | Effizienz steigern |
| Industriell | Wärmetauscher, Reaktoren | Leistung gewinnen |
| Öl und Gas | Bohrlochwerkzeuge, Unterwasser | Verbesserungen der Zuverlässigkeit |
Tabelle 5: Wichtige Anwendungsbereiche für Titanaluminid unter Ausnutzung der wichtigsten Pulvereigenschaften
Das geringere Gewicht und die bessere Umweltstabilität bei hohen Temperaturen im Vergleich zu den herkömmlichen Materialien unterstützen die Einführung trotz höherer Stückkosten.
Pro und Kontra im Vergleich
Vorteile von Titanaluminiden
- Geringere Dichte als Nickelsuperlegierungen - 25-35% weniger Gewicht
- Behält eine höhere spezifische Festigkeit als 50% bis zu 750°C
- Hervorragende Oxidations- und Brandbeständigkeit gegenüber Stählen
- Verarbeitbarkeit zu Netzformkomponenten
Zu überwindende Herausforderungen
- Hohe Materialkosten - 5X+ Kosten von Stahlalternativen
- Schlechtere Duktilität/Bruchgrenzen bei Raumtemperatur
- Erfordert bei einigen Chemikalien Schutzbeschichtungen
- Modellierung und Qualitätssicherung bei additiven Verfahren
Die Abwägung zwischen verbesserten Wärmeleistungseigenschaften und den Faktoren Herstellung und Preis pro Teil bestimmt die Rentabilität der Anwendung.
FAQs
F: In welchen Branchen wird Titanaluminid in Pulverform und nicht in loser Form verwendet?
A: Feine Pulvermorphologien eignen sich besonders für die additive Fertigung zur Herstellung komplexer Bauteile für die Luft- und Raumfahrt und die Automobilindustrie. Schüttgutformen werden für die Barrenmetallurgie verwendet.
F: Welche Nachbearbeitung wird bei additiv gefertigten Teilen aus Titanaluminid durchgeführt?
Die meisten additiv gefertigten Bauteile erfordern heißisostatisches Pressen (HIP) und Wärmebehandlungen, um eine vollständige Dichtekonsolidierung und optimale Mikrostrukturen zu erreichen. Anschließend wird eine minimale Bearbeitung durchgeführt.
F: Wie lange ist unbenutztes Titanaluminidpulver bei verschlossener Lagerung haltbar?
A: Bei ordnungsgemäßer Lagerung in inerter Umgebung hält Titanaluminidpulver 12-24 Monate, bevor signifikante Oxidation und Degradation den Fluss oder die Leistung beeinträchtigen.
F: Welche Forschungsbereiche gibt es für die Verbesserung von Titanaluminiden?
A: Die Bemühungen zur Modellierung der Erstarrungsdynamik für AM-Techniken, zur Senkung der Materialkosten durch alternative Produktionsmethoden und zur Verbesserung der Duktilität bei Raumtemperatur werden fortgesetzt.
