סגסוגות טיטניום המשמשות לייצור חלקים בעלי דיוק גבוה

היתרונות של שימוש בטיטניום במכוניות ברורים מאליהם, ומאפשרים הפחתת מסה משמעותית, צריכת דלק נמוכה יותר, יעילות מוגברת, שיפור הסביבה והפחתת רעש. המפתח הוא כיצד להפחית את העלות של טיטניום וחלקי הסגסוגת שלו לרמה מקובלת. על פי המחקר, אם נעשה שימוש בתהליך הייצור המסורתי, עלות גלגול מוצרי טיטניום היא 4.4 דולר ארה"ב/ק"ג. ככלל אצבע, יש להכפיל את העלות של כל שלב עיבוד, כך שעלות החומר צריכה להיות לפחות 17.6 דולר/ק"ג. מוצרים מגולגלים שיוצרו לחלקים מעובדים סופיים עולים עד 44$ לק"ג. ברור שלא ניתן להחליף את חלקי הפלדה המתאימים בטיטניום כזה. עם זאת, השימוש בחומרי טיטניום מתכתי אבקת שונה בתכלית. אם המחיר הזמין של אבקת או שאריות של ספוג טיטניום הוא 4.4-8.8 דולר/ק"ג, העלות של פריטים דחוסים טהורים או כמעט טהורים תהיה פחות מ-4.4 דולר ק"ג. לאחר כמות מינימלית של עיבוד שבבי, חלקים כגון מוטות חיבור יעלו $8.8 עד $11/ק"ג. מטלורגיית אבקה יכולה לא רק להשתמש בחומרי גלם בעלות נמוכה, אלא גם להפחית את עלות העיבוד, במיוחד שיטת יצירת רשת או שיטת יצירת כמעט נטו היא דרך יעילה לייצור חלקי רכב בגודל גדול ובמחיר נמוך. ניתן לראות שלחומרי טיטניום אבקת מתכות יש תחרותיות חזקה.
לטיטניום יחס חוזק למסה גבוה, חוזק בטמפרטורה גבוהה, עמידות בפני קורוזיה ויציבות תרמית וסדרה של ביצועים מעולים וזכה לתשומת לב רחבה, אך השימוש המסורתי בטיטניום וסגסוגות טיטניום הוא בעיקר בתעשיות התעופה והחלל. המגבלה עבור טיטניום אזרחי היא עלות המוצר. מתכות אבקת טיטניום היא שיטה שונה לחלוטין לייצור חלקי טיטניום מטכנולוגיות אחרות. מטלורגיית אבקה יכולה להגביל את הפסולת הקשורה לייצור טיטניום קונבנציונלי על ידי ביטול הצורך בהמסה מחדש של קשת ואקום, התכת קרן אלקטרונים או המסת קשת פלזמה. ניתן ליצור אבקה ישירות לכל צורה או סליל, להפחית את כמות חומר הגלם הדרושה לייצור חלקים ולהגדיל את התשואות. התהליך מאפשר גם ייצור של חלקים כמעט נטו, הפחתת הפסולת הקשורה בדרך כלל לייצור חלקים מסורתיים, הפחתת שלבי התהליך והגדלת התשואות. עם זאת, יש עדיין כמה בעיות עם מטלורגיית אבקות שצריך לשפר, לא הפחות מביניהם היא בקרת זיהום. כל זיהום הופך את המתכת לבלתי מתאימה לחלקים בעלי דיוק גבוה. סטנדרטים מבניים גבוהים בתעופה וחלל מקשים על סגסוגות טיטניום להיות נוכחות בשוק התעופה, אך ניתן להשתמש בהן ביישומים אזרחיים עם דרישות מבניות פחות מחמירות. אחת התעשיות הסבירות ביותר ליישום בקנה מידה גדול היא תעשיית הרכב. שוק הרכב הוא גדול מאוד, וברגע שהיישום של טיטניום בתעשיית הרכב יהיה פופולרי, השימוש בטיטניום שלו יעלה בהרבה על זה של שוק התעופה והחלל הנוכחי.

סיכויים ליישום של חומרי טיטניום אזרחיים:

כיום, סגסוגת טיטניום אבקת מתכת יושמה על מכוניות חדשות בעלות ביצועים גבוהים, בעיקר במערכת המנוע והמרכב, כגון במערכת המנוע עם סגסוגת טיטניום במקום סגסוגת פלדה ונירוסטה לייצור שסתומים, קפיצים וכן הלאה. ומוטות חיבור ושאר חלקים. השלדה משמשת בעיקר לקפיצים, מערכות פליטה, חצאי פירים ומחברים שונים. חברת Toyota Motor Corporation היפנית פיתחה שיטה חדשה של חישול אבקת מתכות, שיכולה להפחית ביעילות את העלויות. שסתומי טיטניום במנועי רכב בשיטה זו יכולים להפחית את המשקל של 40%. שסתום היניקה עשוי מסגסוגת Ti-6Al-4V בתהליך חישול אבקת מתכות, שסתום הפליטה עשוי מחומרים מרוכבים. החומר המרוכב עשוי מאבקת סגסוגת חדשה עם בורון כחומר החיזוק, וחלק הנפח של אבקת TiB מחוזקת הוא כ-5%. הרכב המטריצה ​​הוא ti-6al-4sn-4zn-1mo-0.2si-0.3 O, בעל התנגדות זחילה מעולה .