Титановый порошок для аддитивных технологий и порошковой металлургии
Титановый порошок сыпучий металлический материал с контролируемым гранулометрическим составом, получаемый методами газовой атомизации, плазменной ротационной электризации или гидридно-кальциевого восстановления. Частицы правильной сферической формы обеспечивают стабильную насыпную плотность и текучесть, что критично для процессов селективного лазерного сплавления (SLM), электронно-лучевой плавки (EBM) и прямого лазерного наплавления (DED).
Материал поставляется в инертной упаковке под аргоном для предотвращения окисления и насыщения газами. Химический состав соответствует требованиям ГОСТ 19807-91 и международным стандартам ASTM B348, ASTM F67, ASTM F136 для медицинских имплантатов. Содержание кислорода в порошке не превышает 0,130,20 % в зависимости от марки, что обеспечивает сохранение пластических свойств в готовых изделиях.
Технические характеристики и гранулометрия
Фракционный состав подбирается под конкретный технологический процесс. Для SLM-печати применяются фракции от 15 до 45 мкм, для EBM от 45 до 106 мкм, для MIM-технологий от 5 до 25 мкм. Насыпная плотность варьируется в пределах от 2,4 до 2,8 г/см, кажущаяся плотность по Холлу от 2,2 до 2,6 г/см. Текучесть по воронке Холла составляет от 25 до 35 с на 50 г материала.
Микроструктура частиц дендритная или ячеистая, без внутренних пор и усадочных раковин. Сферичность частиц достигает 0,920,98 по коэффициенту формы. Содержание сателлитов (мелких частиц, приварившихся к крупным) не превышает 3 % это исключает дефекты при послойном нанесении и повышает однородность спекания.
Марки и химический состав
Промышленно выпускаются следующие марки титанового порошка:
- ВТ1-0 технически чистый титан, содержание Ti не менее 99,2 %, применяется для химического оборудования и теплообменников;
- ВТ1-00 повышенной чистоты, Fe до 0,12 %, O до 0,10 %, для медицинских имплантатов и хирургического инструмента;
- ВТ6 (Ti-6Al-4V) легированный алюминием и ванадием, предел прочности от 895 до 1000 МПа, для аэрокосмических конструкций;
- ВТ20 с добавлением циркония и молибдена, рабочая температура до 450 C, для компрессорных лопаток ГТД;
- Ti-6Al-7Nb безалюминиевый сплав для эндопротезирования, модуль упругости от 105 до 115 ГПа.
Применение в промышленности
Порошковый титан востребован в отраслях, где требуется сочетание высокой удельной прочности, коррозионной стойкости и биосовместимости. Основные направления использования:
- аддитивное производство деталей газотурбинных двигателей, крепежа и корпусных элементов для авиастроения;
- изготовление эндопротезов тазобедренных и коленных суставов, пластин для остеосинтеза в травматологии;
- производство пористых фильтрующих элементов для химической и нефтегазовой отрасли;
- MIM-технология (литье металлов под давлением) для массового выпуска мелких деталей сложной формы;
- наплавка износостойких и коррозионностойких покрытий на рабочие органы насосов и арматуры;
- изготовление мишеней для магнетронного распыления в вакуумной металлургии.
Условия хранения и транспортировки
Порошок титана относится к пирофорным материалам: мелкодисперсные фракции способны самовоспламеняться на воздухе. Хранение осуществляется в герметичных контейнерах под инертной атмосферой аргона или азота при температуре от 5 до 35 C. Допускается транспортировка всеми видами крытого транспорта при условии исключения механических повреждений упаковки. Срок хранения в невскрытой заводской таре 12 месяцев с даты изготовления.
| Марка | Фракция, мкм | Насыпная плотность, г/см | Содержание O, % | Область применения |
|---|---|---|---|---|
| ВТ1-0 | от 45 до 106 | 2,6 | 0,18 | EBM-печать, фильтры |
| ВТ6 | от 15 до 45 | 2,5 | 0,15 | SLM-печать, авиация |
| Ti-6Al-7Nb | от 25 до 50 | 2,4 | 0,13 | Медицинские имплантаты |
Контроль качества и сертификация
Каждая партия сопровождается паспортом качества с указанием химического состава, гранулометрического распределения, насыпной плотности и текучести. Для медицинских марок предоставляется сертификат соответствия требованиям ISO 13485 и регистрационное удостоверение Росздравнадзора. Контроль содержания газовых примесей выполняется методом восстановительного плавления в инертном газе, анализ морфологии частиц растровой электронной микроскопией.
Вопросы и ответы (FAQ)
Какая фракция титанового порошка подходит для 3D-печати?
Для селективного лазерного сплавления оптимальна фракция от 15 до 45 мкм, для электронно-лучевой плавки от 45 до 106 мкм. Более мелкие частицы улучшают разрешение печати, но требуют строгого контроля атмосферы в рабочей камере.
Чем отличается порошок ВТ1-0 от ВТ6?
ВТ1-0 технически чистый титан без легирующих добавок, обладает максимальной пластичностью и коррозионной стойкостью. ВТ6 содержит 6 % алюминия и 4 % ванадия, что повышает прочность до 1000 МПа, но снижает свариваемость и пластичность.
Как хранить титановый порошок после вскрытия упаковки?
После вскрытия контейнера порошок необходимо хранить в герметичной таре под аргоном. Остаток материала, не использованный в течение смены, следует вернуть в первичную упаковку и продуть инертным газом для удаления адсорбированного кислорода.
Возможна ли переработка неиспользованного порошка после печати?
Да, просеянный порошок, не контактировавший с кислородом при высоких температурах, может быть повторно использован. Рекомендуется смешивать его со свежим материалом в пропорции не более 50 % и проводить контроль текучести перед каждой загрузкой.
