알루미늄 AlCu4Ti 분말
알루미늄 AlCu4Ti 분말은 구리와 티타늄을 함유한 알루미늄 합금 분말입니다. 강도가 높고 내식성 및 가공성이 우수합니다. 주요 특성과 응용 분야는 아래에 요약되어 있습니다:
알루미늄 AlCu4Ti 분말 특성
- 높은 강도
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목차
개요
알루미늄 AlCu4Ti 분말 은 구리와 티타늄을 함유한 알루미늄 합금 분말입니다. 강도가 높고 내식성과 가공성이 우수합니다. 주요 특성과 응용 분야는 아래에 요약되어 있습니다:
알루미늄 AlCu4Ti 분말 특성
- 높은 강도
- 우수한 내식성
- 우수한 가공성 및 기계적 특성
- 낮은 밀도
- 제어된 입자 크기 분포
알루미늄 AlCu4Ti 분말의 응용 분야
- 자동차 부품
- 항공우주 부품
- 산업용 툴링
- 피스톤
- 마모 부품
- 금속 사출 성형
알루미늄 AlCu4Ti 분말은 운송, 산업 및 소비재 산업 전반에 걸쳐 고성능 경량 부품을 제조하는 데 사용할 수 있습니다. 이 문서에서는 알루미늄의 특성, 가공, 응용 분야 및 주요 공급업체에 대한 자세한 개요를 제공합니다.
구성 및 특성
알루미늄 AlCu4Ti 분말의 일반적인 화학 성분은 다음과 같습니다:
알루미늄 AlCu4Ti 분말의 화학 성분
| 요소 | 무게 % |
|---|---|
| 알루미늄(Al) | 잔액 |
| 구리(Cu) | 3.8 – 5.2 |
| 티타늄(Ti) | 0.10 – 0.30 |
| 기타 | 최대 0.15 |
주요 합금 원소는 구리와 티타늄입니다. 구리는 침전물 경화를 통해 강도를 향상시키고 티타늄은 입자 정제기 역할을 하여 균일한 미세 입자 미세 구조를 제공합니다.
기타 주요 속성 및 특성:
속성 및 특성
| 속성 | 세부 정보 |
|---|---|
| 밀도 | 2.77g/cm3 |
| 융점 | ~540°C |
| 파티클 모양 | 구형 |
| 입자 크기 | 15 - 75 μm |
| 유량 | 우수한 유동성 |
| 압축성 | 높음 |
| 소결 밀도 | ~97% |
제어된 입자 크기 분포는 금속 사출 성형에서 일관된 다이 충진에 중요한 높은 분말 유동성과 패킹 밀도를 보장합니다. 구형 형태는 우수한 유동성을 제공하여 자동화된 취급에 적합한 분말을 만듭니다.
기계적 특성
AlCu4Ti 분말은 금속 사출 성형(MIM), 열간 등방성 프레스(HIP), 적층 제조 및 분말 단조와 같은 기술을 통해 매우 우수한 기계적 특성을 가진 부품으로 가공할 수 있습니다.
소결된 AlCu4Ti 부품의 일반적인 특성:
소결된 AlCu4Ti 부품의 기계적 특성
| 속성 | 가치 |
|---|---|
| 인장 강도 | 430 - 480 MPa |
| 수율 강도 | 400 - 450 MPa |
| 신장 | 3 – 5% |
| 경도 | 110 - 130 HB |
이러한 특성은 열처리를 통해 더욱 향상될 수 있습니다. 용액 처리와 노화를 통해 인장 강도를 500MPa 이상으로 높일 수 있습니다.
이 합금은 강철이나 티타늄 합금보다 밀도가 낮으면서도 시중에서 판매되는 순수 알루미늄에 비해 강도가 훨씬 높습니다. 알루미늄 등급 중 무게 대비 강도가 가장 우수합니다.
애플리케이션
고강도, 저밀도, 경도, 열적 특성 및 내식성의 조합으로 인해 AlCu4Ti는 다음과 같은 용도에 적합합니다:
알루미늄 AlCu4Ti 분말의 응용 분야
| 산업 | 애플리케이션 |
|---|---|
| 자동차 | 엔진 부품, 피스톤, 부시, 기어 |
| 항공우주 | 기체 부품, 엔진 마운트, 브래킷 |
| 산업 | 정밀 툴링, 픽스처, 몰드 |
| 소비자 | 스포츠 용품, 웨어러블 |
| 에너지 | 컴프레서 부품, 펌프 |
구체적인 적용 사례는 다음과 같습니다:
자동차 애플리케이션
- 피스톤
- 커넥팅 로드
- 밸브 리프터
- 기어
- 부시 및 베어링
- 섀시 구성 요소
항공우주 애플리케이션
- 엔진 마운트
- 브래킷 및 하우징
- 날개 구성 요소
- 로터 허브
열처리 상태에서의 뛰어난 가공성 덕분에 엄격한 공차 항공우주 표준을 충족하는 복잡한 형상을 제작할 수 있습니다.
산업용 툴링
- 사출 성형 금형
- 압출 다이
- 블로우 몰딩 및 다이캐스팅 툴링
- 지그, 고정 장치
- 신속한 툴링
리드 타임이 짧고 가공 비용이 낮아 생산 공구를 대체하는 공구강으로 자리 잡았습니다.
높은 경도, 내마모성 및 치수 안정성을 통해 여러 가지 다른 응용 분야에서 이점을 얻을 수 있습니다:
- 탄도 갑옷 플레이트
- 절단 도구
- 마모 부품 및 툴링
- 모터사이클 및 사이클링 부품
강철에 비해 무게가 가벼워 부품의 관성이 줄어들어 연비와 핸들링이 개선됩니다.
처리 방법
AlCu4Ti 부품을 제조하는 일반적인 방법은 다음과 같습니다:
AlCu4Ti 분말의 가공 방법
| 방법 | 세부 정보 | 구성 요소 |
|---|---|---|
| 금속 사출 성형(MIM) | 분말과 혼합된 바인더, 성형, 디바운드 및 소결 | 복잡하고 그물 모양의 작은 부품 |
| 적층 제조 | 레이저 또는 전자빔으로 융합된 파우더 층 | 프로토타입, 사용자 지정 지오메트리 |
| 열간 등방성 프레스(HIP) | 높은 온도에서 고압 적용 | 가공품에 가까운 속성을 가진 완전 밀도 부품 |
| 분말 단조 | 고압에서 압축 | 커넥팅 로드와 같은 엔진 부품 |
MIM은 작고 복잡한 부품을 대량으로 생산하는 데 가장 널리 사용됩니다. HIP와 AM은 더 많은 맞춤형 형상을 가진 부품을 가능하게 합니다. 분말 단조는 향상된 특성을 제공합니다. 가공 경로는 부품 형상, 수량, 비용 목표 및 특성과 같은 요소에 따라 선택됩니다.
AlCu4Ti 분말은 금속 사출 성형에 매우 적합합니다. 경쟁 합금 대비 주요 이점:
AlCu4Ti의 MIM 이점
- 미세한 파우더 입자 크기 분포로 인한 빠른 소결 반응
- 철 소재보다 낮은 소결 온도로 툴링 비용 절감
- 부품 왜곡을 방지하는 최소한의 액상 형성
- 우수한 금형 충진 특성
20μm의 미세한 파우더 크기로 최대 0.5mm까지 얇은 벽을 구현하여 부품 무게를 줄일 수 있습니다.
사양 및 표준
알루미늄 AlCu4Ti 분말 구성 및 입자 크기 분포는 이러한 사양을 준수합니다:
AlCu4Ti 분말 사양
| 표준 | 지정 | 입자 크기 |
|---|---|---|
| ASTM B602 | Al 9005 | 15 - 75 μm |
| ISO 13301 | ALDC5 | 15 - 75 μm |
| DIN 226 | AlSi9Cu3 | 15 - 75 μm |
화학 분석 방법에 대한 표준:
- ASTM E34: 광학 방출 분광법을 사용한 화학 분석
- ASTM E1479: 글로우 방전 질량 분석법을 통한 화학 분석
- ASTM E1019: 적정법에 의한 알루미늄 측정
공급업체
알루미늄 AlCu4Ti 분말의 주요 글로벌 공급업체는 다음과 같습니다:
AlCu4Ti 분말 공급업체
| 공급업체 | 제공되는 등급 | 입자 크기 |
|---|---|---|
| 호가나에 | ANCOR AM-705 | 17μm(평균) |
| 샌드빅 오스프리 | A205 | 45μm(평균) |
| ECKA 과립 | Alextra | 20 - 63 μm |
| AMC 파우더 | AL-4015 | 15 - 20 μm |
금속 사출 성형용으로 특별히 개발된 호가나에스의 ANCOR AM-705 파우더는 매우 우수한 흐름과 높은 그린 강도를 제공합니다.
샌드빅 오스프리 A205는 높은 파우더 흐름과 패킹 밀도로 적층 제조에 최적화되어 있습니다.
가격 책정
알루미늄 AlCu4Ti 분말의 일반적인 가격은 수량에 따라 책정됩니다:
AlCu4Ti 분말 가격 추정치
| 수량 | 가격 범위 |
|---|---|
| 1 - 9kg | $85 - $100 kg당 |
| 10 - 99kg | kg당 $75 - $95 |
| 100 - 499 kg | kg당 $65 - $85 |
| 500kg 이상 | kg당 $55 - $75 |
가격은 주문량, 지리적 위치, 사용자 지정 옵션, 분석과 같은 부가가치 서비스 등의 요인에 따라 공급업체마다 다릅니다.
다른 서비스와의 비교
AlCu4Ti는 다른 알루미늄 PIM/MIM 합금과 어떻게 비교되나요?
대체품과 AlCu4Ti 분말 비교
| 합금 | 힘 | 연성 | 부식 저항. | 공정성 | 비용 |
|---|---|---|---|---|---|
| AlCu4Ti | 매우 높음 | 보통 | 양호 | 우수한 흐름, 빠른 소결 | 보통 |
| 알 6061 | Medium | 높음 | 우수 | 평균 흐름 | 낮음 |
| AlSi10Mg | Medium | Medium | 양호 | 높은 유동성 | 낮음 |
| 알 7075 | 매우 높음 | 낮음 | 코팅에 적합 | 흐름 불량 | 높음 |
AlCu4Ti의 주요 장점:
- 최고의 소결 강도로 경량 구조물 제작 가능
- 강도, 연성 및 가공성의 조합
- 고성능 7075 등급보다 저렴한 가격
구성 변형의 효과
사양 한계 내에서 구리 및 티타늄 비율을 조정하여 AlCu4Ti의 특성을 조정할 수 있습니다.
Cu 및 Ti 함량 효과
| 2% Ti | 4% Ti | 5% Ti | |
|---|---|---|---|
| 3% Cu | 중간 강도 <br>우수한 연성 | 높은 강도 <br>중간 정도의 연성 | 최고 강도 <br>낮은 연성 |
| 4% Cu | 높은 강도 <br> 중간 정도의 연성 | 매우 높은 강도 <br>낮은 연성 | 최고 강도 <br>열악한 연성 |
| 5% Cu | 매우 높은 강도 <br>낮은 연성 | 뛰어난 강도 <br>낮은 연성 | 최고 강도 <br>Brittle |
구리를 늘리면 침전 경화를 통해 강도가 향상되고 티타늄을 늘리면 미세 구조에 영향을 미칩니다. 그러나 두 성분의 함량이 모두 높으면 연성 및 파단 인성이 감소할 수 있습니다. 최적의 균형은 강도 또는 가공성과 같은 애플리케이션 요구 사항에 따라 달라집니다.
불순물의 효과
불순물은 ppm 수준의 매우 낮은 농도에서도 속성에 악영향을 미칠 수 있습니다. 백분율 수준에서 불순물이 미치는 영향은 아래에 요약되어 있습니다:
불순물 요소의 영향
| 불순물 | 이슈 | 허용 한도 |
|---|---|---|
| 리드 | 윤활성에 대한 부정적인 영향 | < 0.10% |
| 비스무트 | 열 전도성 감소 | < 0.05% |
| 나트륨 | 주물에 다공성 유발 | < 0.005% |
| 칼슘 | 압출 제품의 표면 결함 | < 0.002% |
고순도 알루미늄은 불순물과 관련된 이러한 결함을 최소화합니다. 깨끗한 잉곳으로 만든 사전 합금 분말이 안정적인 성능을 보장합니다.
마이크로 구조
이미지는 다양한 조건에서 AlCu4Ti의 광학 현미경 사진을 보여줍니다.
AlCu4Ti 분말 현미경 사진
주요 기능:
- 가스 원자화를 통한 완벽에 가까운 구형 형태
- 소결 상태의 미세하고 균일한 입자 크기의 고밀도 구조
- 열처리 후 나노 크기의 침전물 분포가 우수합니다.
이러한 미세 구조적 특성은 균형 잡힌 특성과 안정적인 성능에 기여합니다.
후처리 열처리
다양한 열처리를 적용하여 애플리케이션의 필요에 따라 AlCu4Ti 특성을 맞춤화할 수 있습니다:
AlCu4Ti 열처리 옵션
| 치료 | 온도 | 프로세스 | 영향 |
|---|---|---|---|
| 용액화 | 530°C 2시간 | 용해성 단계 용해 | 연성 회복 |
| 노화 | 180°C 5시간 | 단계별 강수량 | 강도가 크게 증가합니다. |
| 과잉 노화 | 200°C 10시간 | 침전물의 거칠어짐 | 더 낮은 강도, 더 높은 연성 |
| 스트레스 해소 | 350°C 2시간 | 잔여 스트레스 감소 | 치수 안정성 향상 |
일반적인 T6 템퍼는 용액 처리 후 인공 노화를 거쳐 최고 강도를 달성합니다. 오버에이징은 연신율을 위해 강도를 감소시킵니다. 응력 완화는 가공성과 연삭 성능을 향상시킵니다.
열처리의 이점:
- 인장 강도가 430MPa에서 500MPa 이상으로 증가했습니다.
- 항복 강도 30% 증가
- 미세 가공 및 향상된 치수 정밀도
- 가공 중 공구 마모 감소
구성 요소 요구 사항에 따라 맞춤형 열처리 사양을 정의할 수 있습니다.
열간 등방성 프레스(HIP)
HIPing은 다공성을 줄이고 내피로성과 표면 마감을 개선하는 데 도움이 됩니다.
일반적인 HIP 매개 변수입니다:
AlCu4Ti의 고관절 조건
- 온도: 520°C
- 압력: 100 MPa
- 시간: 3시간
- 냉각 속도: 10°C/분
HIP는 MIM 부품의 내부 기공을 막아 궁극적인 인장 및 항복 강도를 크게 향상시킵니다:
고관절 후 근력 향상
| 속성 | 소결 상태 | HIP 이후 |
|---|---|---|
| UTS(MPa) | 430 | 560 |
| YS(MPa) | 380 | 510 |
| 밀도(%) | 97 | 99.8 |
또한 HIPing은 표면 거칠기를 줄여 마감 품질을 개선하고 부품 간 편차를 줄이며 치수 정밀도를 향상시킵니다.
HIP로 비용 절감:
- 더 나은 마감으로 인한 가공 공차 감소
- 거부율 감소
- 변동이 적고 일관된 가공 파라미터
그 결과 전체 제조 비용이 크게 절감됩니다.
디자인 가이드라인 및 고려 사항
AlCu4Ti 부품에 대한 권장 설계 사례:
AlCu4Ti 부품 설계 가이드라인
- 0.4 - 0.6mm 이상의 최소 단면 두께 사용
- 부품 형상을 최적화하여 파우더가 갇히는 영역 방지
- 감사 반경 및 각도 포함
- 2° 이상의 구배 각도를 사용하여 부품 배출을 용이하게 합니다.
- 고도로 필렛 처리된 교차로 덕분에 자재 흐름이 원활해집니다.
- 설계 분석에서 등방성 특성 고려하기
전반적으로 AlCu4Ti를 사용한 적층 MIM 공정을 통해 탁월한 설계 자유도를 구현할 수 있습니다.
품질 관리 및 검사 기준
엄격한 품질 관리가 시행됩니다:
AlCu4Ti 분말 품질 관리
- ASTM B215에 따른 샘플링
- 체에 의한 입자 크기 분포(ASTM B214) 및 레이저 회절 분석
- SEM 이미징을 통한 형태 및 미세 구조(ASTM E45)
- OES에 의한 화학 분석(ASTM E34)
- MPIF 표준에 따라 측정된 수돗물 밀도 및 유량
- 통계적 프로세스 제어 모니터링
성형 부품 및 기계 테스트의 경우 표준 테스트 방법은 다음과 같습니다:
완제품 검사 기준
- ASME Y14.5에 따른 치수 공차
- ASTM E8M의 기계적 테스트
- ISO 6892에 따른 인장 강도 테스트
- ASTM E3의 금속 조직학
- 로크웰(ASTM E18) 및 비커스(ASTM E384)로 측정한 경도
- 신뢰성을 위한 고가속 스트레스 테스트(HAST)
중요한 생산 단계와 분석 중에 다양한 매개변수에 대한 데이터가 기록되어 추적성과 표준 준수를 보장합니다.
안전 데이터 시트
규정 표준에 따른 주요 안전 정보^(1)^:
AlCu4Ti 분말 안전 주의사항
- 취급 시 보호 장비 사용
- 장갑을 통한 피부 접촉을 피하세요.
- 가루를 섭취하지 마십시오.
- 적절한 환기 및 호흡기 보호를 보장합니다.
- 파우더 작업 후 깨끗이 씻기
- 방폭형 전기 장비 사용
접촉 시 응급 조치:
응급 처치 방법
- 물로 피부를 헹구고 자극이 지속되면 의사의 도움을 받습니다.
- 식염수를 사용하여 눈을 깨끗이 닦아주세요.
- 흡입: 신선한 공기가 있는 곳으로 이동하여 물을 마십니다.
- 섭취: 즉각적인 의료 지원 받기
