Analysis of titanium powder for additive manufacturing with ARL EQUINOX 100 XRD and ARL QUANT’X XRF Systems

Aplikace | 2019 | Thermo Fisher ScientificInstrumentace
X-ray, XRD
Zaměření
Průmysl a chemie
Výrobce
Thermo Fisher Scientific

Význam tématu


V aditivní výrobě kovových dílů umožňuje 3D tisk z prášků tvorbu vysoce složitých struktur, které jsou pro tradiční metody nedostupné. Kvalita vstupních prášků, zejména Ti6Al4V (TC4), je klíčová pro spolehlivost a mechanické vlastnosti hotových dílů, zejména v leteckém nebo lékařském průmyslu.

Cíle a přehled studie


Cílem práce je demonstrovat kombinované využití rentgenové difrakce (XRD) a rentgenové fluorescenční spektroskopie (EDXRF) pro komplexní kontrolu struktury, oxidace a chemického složení prášků TC4 určených pro aditivní výrobu.

Použitá metodika a instrumentace


  • XRD: reflexní geometrie, Cu-Kα záření, 5 minut měření; analýza fází pomocí MDI JADE 2010 a databáze ICDD PDF4+.
  • EDXRF: vzorky v kelímku s prolínovou fólií pod heliovou atmosférou; zařízení Thermo Scientific ARL QUANT’X se SDD detektorem a 50 W Rh/anodou provozovanou až na 50 kV; kvantifikace metodou fundamentálních parametrů se softwarem UniQuant.

Hlavní výsledky a diskuse


  • XRD identifikovala pouze α-Ti fázi (Ti0.85Al0.15) a oxid vanadu V11O16, absence β-Ti naznačuje oxidaci Ti–V fáze.
  • Scherrerova analýza odhadla velikost krystality (~18.8 nm pro slitinu, ~31.4 nm pro oxid vanadu), což je menší než velikost částic (20–60 µm), napovídá o agregaci krystalitů.
  • EDXRF potvrdila hlavní prvky Ti, Al, V a odhalila zvýšené množství Fe (2.5 wt%) a Cr (1.0 wt%), které poukazují na křížovou kontaminaci; detekovány byly i další stopy prvků (Mg, Ni, Mo, Mn, Co, Cu, Zr, Sn).

Přínosy a praktické využití metody


Metoda umožňuje komplexní QA/QC prášků v aditivní výrobě:
  • XRD poskytuje vhled do fází a krystalové struktury, odhaluje oxidaci.
  • EDXRF nabízí přesnou a rozsáhlou kvantifikaci elementárního složení včetně stopových prvků bez nutnosti standardů.

Budoucí trendy a možnosti využití


  • Vývoj přenosných XRD/XRF zařízení pro on-site monitoring výrobních procesů.
  • Integrace pokročilých softwarových řešení a umělé inteligence pro automatizovanou analýzu dat.
  • Rozšíření analýzy na další legované prášky a adaptace na online kontrolu v průběhu tisku.

Závěr


Kombinované využití XRD a EDXRF představuje efektivní přístup pro ověření kvality prášků TC4, přičemž obě metody se vzájemně doplňují v oblasti strukturní charakterizace a přesné kvantifikace složení.

Reference


  • Welzmiller S., Lemberge P. Analysis of titanium powder for additive manufacturing with ARL EQUINOX 100 XRD and ARL QUANT’X XRF Systems. Thermo Fisher Scientific Application Note XR-AN41121; 2019.

Obsah byl automaticky vytvořen z originálního PDF dokumentu pomocí AI a může obsahovat nepřesnosti.

PDF verze ke stažení a čtení
 

Podobná PDF

Investigation of ceramic materials in 5G Antenna development with ARL EQUINOX 100 XRD and QUANT’X EDXRF
Analysis of ilmenite ore samples from Australia and China with ARL EQUINOX 100 XRD & ARL QUANT'X XRF instruments
Investigation of a CIGS solar cell with ARL EQUINOX 100 X-ray Diffractometer and ARL QUANT'X EDXRF Spectrometer
Thermo Scientific ARL QUANT’X
Thermo Scientific ARL QUANT’X
2022|Thermo Fisher Scientific|Brožury a specifikace