Титановые гранулы ВТ14: гранулы титанового сплава для аддитивных технологий и МИМ
Титановые гранулы ВТ14 — металлопорошковая продукция из титанового сплава марки ВТ14 системы Ti–Al–Mo–V, получаемая методами газовой атомизации (GA), плазменной атомизации (PA) или плазменного распыления вращающегося электрода (PREP). Сплав ВТ14 относится к группе (+)-титановых сплавов и регламентируется ГОСТ 19807-91. Гранулы предназначены для селективного лазерного плавления (SLM), электронно-лучевого плавления (EBM), прямого лазерного осаждения металла (DED-LB), а также для инжекционного формования металлических порошков (MIM) и горячего изостатического прессования (HIP).
Технические характеристики гранул ВТ14
Гранулометрический состав подбирается под конкретный процесс: для SLM-принтеров (EOS M290, SLM Solutions 280, Renishaw AM400) применяют фракцию 15–45 мкм, для EBM (Arcam A2X, Q20plus) — 45–105 мкм, для DED-LB и лазерной наплавки — 45–150 мкм, для MIM — 0–25 мкм. Сферичность частиц — не менее 0,9; насыпная плотность — 2,3–2,6 г/см; текучесть по Холлу — 18–28 с. Содержание кислорода в гранулах не превышает 0,15 % масс., азота — 0,05 % масс. Химический состав соответствует требованиям к сплаву ВТ14: алюминий 5,5–7,0 %, молибден 2,0–3,0 %, ванадий 0,8–2,0 %, кремний 0,2–0,4 %, железо 0,25 %, примеси — остальное.
| Фракция, мкм | Технология | Оборудование | Насыпная плотность, г/см | Текучесть, с |
|---|---|---|---|---|
| 0–25 | MIM | Инжекционный пресс Arburg | 2,4–2,6 | — |
| 15–45 | SLM | EOS M290, Renishaw AM400 | 2,3–2,5 | 18–24 |
| 45–105 | EBM | Arcam A2X, Q20plus | 2,4–2,6 | 22–28 |
| 45–150 | DED-LB | Лазерный наплавочный комплекс | 2,3–2,5 | 20–26 |
| 100–200 | HIP | Газостат Quintus | 2,5–2,7 | — |
Области применения
- Авиационные детали: кронштейны, фитинги, элементы силового набора из сплава ВТ14, работающие при температурах до 400 C.
- Медицинские имплантаты: эндопротезы тазобедренного сустава, костные пластины, стоматологические конструкции с пористой структурой.
- Двигателестроение: лопатки компрессора, диски, камеры сгорания ГТД, работающие в условиях знакопеременных нагрузок.
- Нефтегазовое оборудование: детали арматуры высокого давления, корпусные элементы насосов, работающие в агрессивных средах.
- Химическое машиностроение: реакторы, теплообменники, трубопроводная арматура для сред с температурой до 350 C.
- MIM-производство: мелкогабаритные крепёжные элементы, зубчатые колёса, детали часовых механизмов.
Технологические особенности
Гранулы ВТ14 сохраняют фазовый состав (+) после переплавки. Плотность готовых изделий после SLM достигает 99,5 % от теоретической при плотности энергии 55–75 Дж/мм. Предел прочности материала после печати и HIP-обработки — 950–1100 МПа, предел текучести — 850–1000 МПа, относительное удлинение — 10–14 %. Термообработка: отжиг при 750–850 C, закалка с 850–900 C в воду, старение при 480–550 C. Гранулы поставляются в герметичной таре с заполнением аргоном; срок хранения без изменения свойств — 12 месяцев при влажности не более 60 %.
Вопросы и ответы
Какая фракция гранул ВТ14 подходит для SLM-принтера EOS M290?
Для EOS M290 оптимальна фракция 15–45 мкм с насыпной плотностью 2,3–2,5 г/см и текучестью 18–24 с. Такая фракция обеспечивает равномерный разравнивающий слой 30–50 мкм и плотность готовых деталей не менее 99,5 %.
Какой химический состав соответствует сплаву ВТ14?
Сплав ВТ14 содержит алюминий 5,5–7,0 %, молибден 2,0–3,0 %, ванадий 0,8–2,0 %, кремний 0,2–0,4 %, железо не более 0,25 %. Содержание кислорода в гранулах не превышает 0,15 % масс., азота — 0,05 % масс.
Какие механические свойства достигаются после печати и HIP-обработки?
После SLM и горячего изостатического прессования предел прочности составляет 950–1100 МПа, предел текучести — 850–1000 МПа, относительное удлинение — 10–14 %. Термообработка включает отжиг при 750–850 C и старение при 480–550 C.
Как хранить титановые гранулы ВТ14?
Гранулы хранят в герметичной таре с заполнением аргоном при влажности не более 60 %. Срок хранения без изменения свойств — 12 месяцев. Перед использованием рекомендуется контроль гранулометрического состава и содержания кислорода.
