钛及钛合金粉末制备及研究现状
粉末冶金钛合金制备技术分析

粉末冶金钛合金制备技术分析摘要:钛合金的应用广泛,涵盖了航空航天、船舶运输、汽车工业、医疗器械等领域,究其根本,其金属属性优良,具备生物兼容性,虽然金属的整体密度较低,但强度很高,且具有良好的耐热性、耐腐蚀性。
但是,钛价格昂贵,因此,如何有效地降低产品成本、提高合金性能,是钛合金生产中亟待解决的问题。
相比传统的制备方式,粉末冶金方法简化了融化、锻造等过程,钛合金产品直接产出,减少了制备过程中的材料浪费,在提高产量的同时,也为生产企业节约了成本,因而广受业内人士关注。
关键词:粉末冶金;钛合金;制备技术一、粉末冶金钛合金特点目前,国内钛合金产品的生产方式以熔铸工艺和粉末熔炼工艺为主。
钛是一种化学性质非常活泼的金属性材料,熔点较高,不能使用传统的熔铸载体,只能选用无坩埚或水冷铜坩埚中的一种,这种熔铸方式,会产生较高的经济投入,熔炼过程中会产生较高的能耗,而最终产品的纯度却不高。
粉末冶金制备过程与传统工艺存在较大差异,对温度要求较低,只需要低于熔点的温度便可进行制备,以金属粉末为原料进行成型和烧结,可实现近净成形,且加工费用较低。
通常,企业可使用氢化脱氢法、气雾化法、旋转式电极雾化法等制备钛粉。
虽然钛的金属活泼性较高,但因为处于较低的温度,避免了与其他材料产生化学反应的情况,且组分均匀,因而这种制备方式潜力巨大,受到各领域的追捧。
二、粉末冶金钛合金制备技术(一)钛粉制备工艺钛粉制备工艺按钛粉的形状,可分为非规则粉体制备工艺和球体粉体制备工艺两大类。
其中,非规则粉体制备工艺主要包括氢化脱氢法和热还原法,球体粉体制备工艺主要包括气雾化法、旋转式电极雾化法和等离子球化法。
1.氢化脱氢法利用钛和氢的可逆反应实现钛粉制备。
Ti和H2在一定温度和压力条件下,反应生成TiH2,其脆性较高,通过机械手段破碎可以得到微粉,再将微粉脱去氢气,即可得到纯钛粉。
该工艺可选用海绵钛或残余钛作原料,对设备的要求较低,可有效降低制钛成本,是目前最常用的钛粉制备工艺,非常适合工业化的大量生产。
钛合金粉末的制备及其性能研究

钛合金粉末的制备及其性能研究钛合金具有优异的物理力学性能和化学稳定性,普遍应用于航空、航天、医疗等领域。
而钛合金粉末的制备技术对于钛合金的研制和应用至关重要。
本文将探讨钛合金粉末的制备及其性能研究。
一、钛合金粉末的制备方法钛合金粉末的制备方法主要分为物理法和化学法。
物理法包括气相冷凝、机械研磨、电解沉积、热机械法等,而化学法包括化学还原法、化学气相沉积法、化学沉淀法等。
1. 气相冷凝法气相冷凝法是通过使钛合金材料在一定的温度下处于气态,使其在冷凝效应下逐渐冷却固化。
该方法既能制备常规的钛合金粉末,也适用于非常规钛合金粉末的制备。
但是该方法制备钛合金粉末的过程中需要高温环境,且常规的气相冷凝法制备的粉末往往存在较大的双晶、多晶和孪晶缺陷,而且表面易被氧化和吸水,影响了后续加工和性能。
2. 化学还原法化学还原法是将金属离子还原为相应的金属颗粒的方法。
该方法操作简单,可以获得均匀细小的钛合金粉末,但化学反应过程中易产生有害气体,处理难度大,需要特别注意安全。
3. 化学气相沉积法化学气相沉积法是利用化学反应生成的气体让原料变为粉末。
该方法比较适用于制备高纯度、高品质的钛合金粉末,但设备复杂,成本较高。
4. 机械研磨法机械研磨法是通过高能机械研磨设备对钛合金材料进行研磨、碾磨,从而制备钛合金粉末。
该方法简单易行,但制备的粉末颗粒粗糙,易产生晶界缺陷和孪晶,限制了其应用范围。
以上各种方法各有利弊,需要考虑具体应用环境和要求,进行合理选择。
二、钛合金粉末的性能研究钛合金的性能取决于其晶体结构、晶粒尺寸、杂质含量等因素。
因此,钛合金粉末的制备工艺和应用条件对其性能有重要影响,需要对其进行系统的性能研究。
1. 晶体结构和晶粒尺寸晶体结构和晶粒尺寸是影响钛合金性能的重要因素。
钛合金中晶体结构最常见的是α+β结构,其中α相为面心立方结构,β相为体心立方结构。
而晶粒尺寸一般越小,材料的塑性和强度越高。
因此,制备超细晶钛合金粉末是一种有前景的研究方向。
先进钛合金制备技术、产业现状及研究综述

先进钛合金制备技术、产业现状及研究综述摘要本文对钛合金产业市场及其发展趋势进行了简要分析。
总结和阐述了近年来世界各国钛及钛合金的发展现状和未来发展趋势。
重点描述了近年来钛及钛合金最新制备及加工技术的发展和应用,主要包括钛及钛合金的冶炼提取、熔炼铸造、最新加工方法、热处理规范以及在航空航天、舰船、化工、生物及医用材料、汽车、体育等领域的发展和应用。
通过对钛及钛合金近年来发展现状的了解,结合钛研制开发过程中出现的一些问题,简要分析了钛及钛合金的几个主要的发展方向及趋势。
关键词:钛及钛合金; 熔炼; 铸造; 近净成形; 线摩擦焊接目录引言 (3)1. 钛合金市场分析 (4)1.1 钛合金运用面扩展 (4)1.2 民用钛合金需求旺盛 (5)1.3 航空业发展促进钛合金需求增加 (6)1.4 亚太地区等新兴经济体促进钛合金市场增加 (8)2. 钛合金产业的发展趋势 (9)2.1 目前我国钛合金产业发展状况 (9)2.2 国家重视钛合金产业的发展 (10)2.3 我国广阔的需求促进发展 (10)2.4 钛合金产业技术的升级调整 (10)3. 钛合金的最新加工技术 (11)3.1传统的钛合金材料加工技术 (11)3.2 超塑性成形技术 (13)3.3 材料制备及加工过程的计算机模拟技术 (13)3.4 钛合金的热处理技术 (14)3.5钛合金铸造性能 (15)4. 钛合金的应用 (15)5.专利 (16)6我国钛行业发展展望 (17)参考文献: (18)引言在1791 年,钛由科学家格雷戈尔发现,随后德国化学家克拉普罗特用希腊神话的泰坦为该元素命名。
钛在自然界中虽然广泛存在,但因为其存在分散并且提取难度大,所以从发现钛元素到制得纯品,经历了百年以上。
目前,钛合金具有耐蚀性好、强度大、耐热性强等等优势而被广泛用于各个领域。
到20 世纪50 年代,钛元素得到重大发展。
20 世纪50~60 年代,发展出航空发动机用的高温钛合金和机体用的结构钛合金,70 年代发展出耐蚀钛合金。
国内外钛合金研究的发展现状及趋势

国内外钛合金研究的发展现状及趋势
近年来,钛合金作为一种新型材料,广泛应用于航空、航天、海洋、化工、医疗等领域。
本文将介绍国内外钛合金研究的发展现状及
趋势:
一、国内钛合金研究现状
国内钛合金研究起步较晚,但近年来快速发展。
在技术上已经取得了
一定的成果,研究重点集中在钛合金的制备、改性和应用等方面。
其中,还包括正交实验和贝叶斯优化等。
二、国外钛合金研究现状
国外钛合金研究历史较长,先进的加工技术和分析设备更加完善。
目前,美国、德国、日本等国家的研究机构对钛合金金属材料进行了广
泛的研究,尤其是对高强度、高温和腐蚀性能的提升等方面做出了许
多突破性进展。
三、国内外钛合金研究的发展趋势
(1)材料制备技术的提高。
采用精细制备技术的方法进行钛合金材料
的制备,降低金属内在缺陷,提高材料的物理和化学性能。
(2)材料改性研究的深化。
开展形变机制、晶粒细化和快速凝固等方
面的研究,进一步提高钛合金材料的力学性能和耐腐蚀性能。
(3)纳米级钛合金的研究。
通过纳米级的制备方法对钛合金进行研究,有望发现新的物理和化学特性,促进钛合金材料的发展。
(4)电化学合成技术的发展。
利用新型氟化剂、阴离子表面改性剂、
稀土元素等对合成过程进行优化,提高电化学合成钛合金的效率和成
本效益。
综上所述,钛合金作为一种重要的先进材料,在国内外都受到了
广泛的关注和研究,未来也有着广阔的发展前景。
钛合金的研究与开
发的不断深入,必将在航空、航天、海洋等高端应用方面发挥出更大
的作用。
国内外钛合金研究的发展现状及趋势

国内外钛合金研究的发展现状及趋势钛合金作为一种重要的结构材料,具有低密度、高强度、良好的耐腐蚀性和优异的高温性能等特点,因此在航空航天、汽车制造、医疗器械和能源领域等众多领域有着广泛的应用。
随着技术的进步和需求的增加,钛合金研究正不断取得新的突破,呈现出以下发展现状和趋势。
一、国内外钛合金研究的发展现状1.1 国内发展现状我国钛合金研究始于20世纪50年代末,经过几十年的发展,已经取得了显著成果。
目前,我国已经建立了一批具有国际领先水平的钛合金研发和生产基地,如中国航空工业集团公司、中国船舶重工集团公司等。
同时,我国还建立了完善的钛合金材料标准体系和质量监测体系,提高了钛合金材料的质量和可靠性。
1.2 国外发展现状国外钛合金研究起步较早,已经形成了较为完善的产业体系。
美国、俄罗斯、日本和欧洲等国家和地区在钛合金研究和应用方面具有很强的实力。
这些国家和地区在钛合金材料制备、加工和应用等方面积累了丰富的经验,并取得了一系列重要的科研成果。
二、国内外钛合金研究的发展趋势2.1 新材料的研发随着科技的进步,越来越多的新材料被应用于钛合金领域。
例如,纳米材料、复合材料和多功能材料等,这些材料具有更好的性能和更广泛的应用前景。
因此,未来的钛合金研究将更加注重新材料的研发,以提高钛合金的性能和应用范围。
2.2 制备技术的创新钛合金的制备技术是钛合金研究的重要方向之一。
当前,粉末冶金、熔体冶金和快速凝固等制备技术已经取得了一定的成果。
未来,钛合金研究将更加注重制备技术的创新,以提高钛合金的制备效率和质量。
2.3 加工技术的改进钛合金的加工技术对于提高钛合金的应用性能至关重要。
目前,锻造、轧制、拉伸和挤压等加工技术已经得到广泛应用。
未来,钛合金研究将更加注重加工技术的改进,以提高钛合金的加工性能和产品质量。
2.4 应用领域的拓展随着技术的发展和需求的增加,钛合金在航空航天、汽车制造和医疗器械等领域的应用将越来越广泛。
我国自主研发钛合金现状与进展

我国自主研发钛合金现状与进展一、本文概述随着科技的不断进步和国防建设的深入发展,钛合金作为一种轻质、高强度、耐腐蚀的新型金属材料,在航空、航天、船舶、化工等领域的应用越来越广泛。
钛合金的研发和应用水平已成为衡量一个国家科技实力和工业能力的重要标志之一。
我国作为全球最大的钛合金生产和消费国,自主研发钛合金材料的现状与进展对于提升我国钛合金产业的国际竞争力、推动相关产业的技术升级和转型升级具有重要意义。
本文旨在全面梳理和总结我国自主研发钛合金材料的现状与进展,通过对钛合金材料的种类、性能、制备工艺等方面的介绍,展示我国钛合金研究的最新成果和应用情况。
本文还将探讨我国钛合金研发面临的主要问题和挑战,并提出相应的对策和建议,以期为我国钛合金产业的可持续发展提供有益的参考和借鉴。
在编写过程中,我们将充分参考国内外相关文献和资料,结合我国钛合金产业的实际情况,力求做到内容全面、数据准确、分析深入。
希望本文能够为我国钛合金材料的研究、开发和应用提供有益的参考和启示,为推动我国钛合金产业的创新发展和国际竞争力的提升做出积极贡献。
二、我国自主研发钛合金的历史回顾自上世纪五十年代以来,我国就开始了对钛合金的初步探索和研究。
早期,钛合金的研究主要集中在军事和航空领域,以满足国防建设和高端装备的需求。
在这一阶段,虽然面临着技术封锁和国际压力,但我国科学家和工程师们凭借坚定的意志和不懈的努力,逐步突破了钛合金制备和加工的技术瓶颈。
进入二十一世纪,随着我国经济的快速发展和综合国力的提升,钛合金的研发和应用迎来了新的发展机遇。
国内多家科研机构和高校开始系统研究钛合金的成分设计、制备工艺、性能优化等方面的问题,取得了一系列重要成果。
同时,国家也加大了对钛合金产业的扶持力度,推动了钛合金在航空、航天、船舶、能源等领域的广泛应用。
近年来,我国自主研发钛合金的步伐进一步加快。
不仅成功开发出多种高性能钛合金材料,而且在钛合金的制备技术、加工工艺和应用领域方面取得了显著进展。
试析钛合金技术发展现状以及趋势

试析钛合金技术发展现状以及趋势钛合金技术是一种重要的金属材料的开发和应用领域,具有广泛的应用前景。
本文将从钛合金技术的发展现状和趋势两个方面进行探讨,以期给读者带来全面的了解。
我们来看一下钛合金技术的发展现状。
钛合金是一种具有优异性能的金属材料,它具有高强度、低密度、耐腐蚀、耐高温等优点,并且具有良好的可塑性和可焊性。
因此,钛合金被广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
目前,钛合金的生产工艺和加工技术已经取得了显著的进展。
采用粉末冶金法、熔模铸造法、等离子熔化沉积法等先进工艺,可以制备出具有复杂形状和高性能的钛合金制品。
此外,钛合金的表面处理技术也得到了快速发展,如阳极氧化、化学镀、电镀等方法可以改善钛合金的表面性能,提高其耐腐蚀性和装饰性。
钛合金技术的发展是一个不断推陈出新的过程。
在未来的发展中,钛合金技术将继续朝着以下几个方向发展。
钛合金的合金化技术将得到进一步改进。
通过添加不同的合金元素,可以改变钛合金的组织结构和性能,从而满足不同领域的需求。
例如,添加铝元素可以提高钛合金的强度和耐热性能,添加锆元素可以提高钛合金的耐腐蚀性能。
因此,钛合金的合金化技术将成为未来的研究重点。
钛合金的制备工艺将更加先进和高效。
随着科学技术的不断进步,制备钛合金的工艺也在不断革新。
新的制备工艺可以提高钛合金的制备效率和质量,并且可以实现对钛合金材料的精确控制。
例如,等离子熔化沉积技术可以实现高精度的三维打印,大大提高了钛合金制品的制造效率和质量。
钛合金的应用领域将进一步扩展。
随着科技的不断发展,钛合金的应用领域将越来越广泛。
例如,在航空航天领域,钛合金可以用于制造飞机的结构件、发动机部件等;在汽车领域,钛合金可以用于制造汽车的车身、发动机等;在医疗器械领域,钛合金可以用于制造人工关节、牙科植入物等。
因此,钛合金的应用前景非常广阔。
钛合金技术是一种具有巨大潜力和广泛应用前景的技术。
通过不断发展和创新,钛合金技术将在材料科学领域发挥重要作用,为人类社会的发展做出更大的贡献。
钛粉生产现状

国内外技术发展现状与趋势钛及钛合金具有优异的性能,在国防和民用领域均得到了广泛的应用。
随着国民经济,特别是航空航天、汽车制造、兵器及舰船等行业的高速发展,对钛材的需求量日益增加。
但是钛合金材料生产成本高,采用近净成形工艺可以提高钛合金材料的利用率,降低生产成本。
近净成形工艺中的粉末冶金是目前钛加工的最有前景的工艺之一,因而作为粉末冶金的原料钛粉、氢化钛粉有着广阔的发展前景。
并且随着传统改良的钛粉末冶金、激光快速成型、电子束粉末冶金及3D 打印制造等技术的快速发展,未来市场对于低成本、高品质钛及其合金的粉末的需求势必急剧增大。
氢化脱氢法是利用钛对氢气的可逆吸收特征制取钛粉的。
根据钛-氢体系的物理化学性质可知,钛及钛的化合物在一定的温度及氢气压力下进行吸氢,吸氢到一定程度后钛发生氢脆现象,容易被球磨等机械力粉碎,被粉碎的且含有大量氢气的粉末称为氢化钛粉。
将氢化钛粉在高温、真空条件下脱氢便得到了不含氢气的纯钛粉。
这是1955年美国发明的制取钛粉的经典方法。
该法生产的粉末粒度范围宽、成本低,对原料的要求不苛刻,工艺较易实现。
经过多年的改进和推广,已成为国内外制取钛粉的主要方法,所制得的粉末广泛应用于航天航空、冶金、化工、医疗等领域。
但该方法生产的钛粉存在以下问题:1)氢化脱氢制备钛粉的O、N含量较高,不能满足制备高性能的钛及钛合金对粉末质量的要求;2)氢化脱氢制备的钛粉成本远低于雾化法制备的钛粉,但是粉末压实密度小、流动性差、形状不规则,难以直接满足金属注射成形、3D打印、激光快速成型等粉末冶金新技术的要求;3)目前通过氢化脱氢制备钛粉的原料都是商品海绵钛或者残钛,一方面价格贵,另一方面暴露在空气中时间较长,其表面及内部毛细孔吸附水分、空气含量较多,在氢化前排气脱水不彻底,这将影响钛粉质量,即增加钛粉中氧、氮含量,尤其是氧的含量。
因此实现海绵钛-钛粉联合生产对生产低成本、高质量钛粉也有重要的意义。
针对氢化脱氢法制备钛粉的问题,国外研究者进行了很多研究和改进。
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钛和钛合金的制备技术研究及应用现状
摘要:钛及钛合金综合力学性能优良,在航空航天、航海、化工等领域得到广泛应用。
用粉末冶金法制造零部件,材料利用率高,降低生产成本。
因此,高性能粉末冶金钛合金的研究与应用近年来非常活跃,对制备钛及钛合金粉末起到了很大的促进作用。
金属注射成形( MIM) 技术是目前最具优势的粉末冶金成形技术之一,可制造高质量、高精度的复杂零件。
关键词:钛及钛合金;粉末冶金;金属注射成形;研究与应用;
1、前言:
钛及钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性强、高温下抗蠕变性能好、焊接性能优良、生物相容性优异等优点,被广泛应用于航空航天、航海、冶金、石油、化工、发电、汽车、医药、电子、体育及休闲等领域。
然而,由于钛的提取、熔炼、加工十分困难,因此生产成本很高。
钛锭的生产成本约为同质量钢锭的30倍,铝锭的6倍,而航空航天用的钛合金零部件因加工费昂贵,生产费用就更大了。
粉末冶金技术是一种由粉末直接成形,生产零部件的工艺方法。
从技术上看,用该方法可获得成分无偏析、性能稳定优越、组织均匀的零部件;从经济上看,该方法是一种少切屑或无切屑的工艺,材料利用率几乎可以达到 100%,节省了加工费,提高了生产率
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2、钛及钛合金粉末注射成形技术
金属注射成形方法是美国在20世纪70年代发明的,是生产形状复杂高精度零部件的近净形制造方法得到的烧结体密度高,强度也高。
其工艺流程为:混合配料→注射成形→脱除粘结剂( 简称脱脂)→烧结。
由于成形坯的受压过程是均匀等压压制过程,所以成形坯的力学性能是各向同性的。
我国钛及钛合金粉末注射成形研究始于 20 世纪 90 年代末。
主要研究单位有北京科技大学、广州有色金属研究院和中南大学等,并在纯钛及Ti- 6Al-4V 合金注射成形方面取得了一定科研成果,但仍未形成产业化生产。
钛及钛合金粉末注射成形产品主要有汽车零部件、医疗器械、牙科植入体、高尔夫球头和表壳等。
目前,纯钛、Ti- 6Al- 4V、Ti A1、Ti- Mo- A1、Ni Ti 和其它一些钛基材料粉末都已成功地采用了注射成形工艺来制造零部件。
钛及钛合金注射成形技术的主要阻碍有:①低氧球形钛粉末的价格高;②粘结剂的选择和去除工艺;③间隙元素的去除等。
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3、钛及钛合金粉末注射成形工艺
产品性能和尺寸精度是金属注射成形最终控制的指标。
产品性能的好坏以及尺寸精度的高低与原料、混炼、注射、脱脂、烧结等工艺过程有着密切的关系。
3.1 粉末的制备
3.1.1 纯钛粉
目前,注射成形用的纯钛粉的制造方法有:氢化脱氢法和气体雾化。
氢化脱氢粉的特点是粉末为形状不规则的细粉,比表面积大,氧含量高。
而气体雾化粉的形状为球形,与形状不规则的氢化脱氢粉相比,其流动性和充填性好,表面积小,制备过程的污染小,氧含量低,如果添加一定量的氢化脱氢粉可进一步改善成形性,是钛注射成形主要的原料粉末。
3.1.2 钛合金粉
注射成形用的钛合金粉末的制备方法主要有:元素粉末混合法和预合金化法。
元素粉末混合法是将元素粉末按合金的成分配比混合,制得合金粉。
为了提高该合金粉末的成形性,可在氢化脱氢纯钛粉中混入一定比例的气体雾化粉。
此方法制备合金粉末价格相对低廉。
预合金化粉制备方法中气体雾化法是能够进行批量生产的廉价方法。
元素粉末混合法生产的合金粉末相对预合金化粉末价格低廉,容易成形,且工艺成熟,因此,有着更为广泛的市场前景。
3.2 粘结剂的选择和混炼
3.2.1 粘结剂的选择
选择合适的粘结剂是注射成形的关键环节,它直接影响着混合、注射成形、脱脂等工序, 对注射成形坯的质量、脱脂及尺寸精度等有很大的影响。
钛及钛合金粉末注射成形用的粘结剂,可在水中或有机溶剂中溶解,有的粘结
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剂还添加了催化剂,加快了粘结剂的分解。
粘结剂用量对成形质量影响很大。
粘结剂不足时导致成形困难;粘结剂过多时会降低喂料的粘度。
粘结剂一般占喂料总量的40%~50%( 质量分数),最终通过热解去除。
3.2.2 混炼
混料也是比较关键的工序。
混料过程中产生缺陷在以后的工序中很难消除,因此对混料提出了要求: ①均匀、流动性好, 以确保均匀的收缩和变形。
②要求在保证有效成形的条件, 具有最大的粉末装载量,以保证烧结过程中的收缩量最小, 避免由此引起的工序缺陷出现。
粉末充填量对注射成形工艺和热脱脂过程有一定的影响。
粉末充填量过多过少均不利,因此,从脱粘及保持形状方面考虑,充填量应尽量大一些。
混料过程中,混合速度升高,混料的均匀性提高。
但速度太快, 会使混合料的温度升高,这对低熔点组元的粘结剂是有害的。
另外,粉末与粘结剂的亲和性能。
粘结剂和喂料在各种条件下的流变性能及热力学性能粘结剂对脱脂及产品性能的影响,以及开发新型高效、适合钛及钛合金用的粘结剂,是今后钛及钛合金粉末注射成形件的重要研究内容。
3.3 注射成形
注射成形工序是将混合好的物料注射成形为所需形状的无缺陷坯料。
由于注射成形过程所形成的缺陷在后续工艺中无法消除,因此,该步骤要严格控制。
采用计算机模拟喂料及充填模具过程,优化注射成形条件参数,是目前消除注射成形缺陷较为先进的手段,也是未来的发展趋势。
注射成形关键环节之一是有关成形的各项设计,其中包括产品设计和模具设计。
尽管目前生产的产品在改进精度方面已取得了长足进步,然而,大多数设计特别
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是模具设计还是凭经验进行,缺乏理论依据,且CAD系统难以很好地应用于金属注射成形。
北京科技大学郭世柏等人通过实验研究得出, 影响注射成形生坯质量的主要因素有:①模具设计合理与否;②注射成形过程工艺参数( 注射压力、注射温度、注射速度和模具温度)。
要获得理想的注射成形生坯,必须对模具设计和注射成形参数进行优化。
3.4 脱脂和烧结
粘结剂脱除即脱脂最费时、最难控制,是金属注射成形工艺中最重要的环节,也是阻碍金属注射成形工艺技术发展的难题。
脱脂工艺对于保证产品质量极为重要。
钛及钛合金常用的脱脂方法有热脱脂、溶剂脱脂、催化脱脂及超临界流体萃取等。
烧结是金属注射成形工艺中最后一道工序,起着使产品致密化和化学性质均匀的作用。
烧结条件(如温度、气氛、升温速度等)影响产品的性能和精度。
由于金属粉末注射成形采用了大量的粘结剂,烧结时收缩非常大,线收缩率一般达到12%~18%。
因此,变形控制和尺寸精度控制至关重要。
另外,加热过程中的气体反应以及残留的聚合物与粉末杂质反应等,特别是后者在孔隙中影响注射成形产品的致密化。
烧结钛及钛合金要用经过严格脱水和净化的氢气,最好是在真空或惰性气氛中进行。
在钛及钛合金的烧结过程中,固定器和填料也很关键,若使用AlO3,在比较高的温度烧结会增加氧含量,推荐使用。
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4、研究现状与应用
目前,钛合金已经广泛应用于航空航天、船舰、汽车、化工及石化等领域,有着十分广阔的应用前景。
譬如,2003-2007年,我国海绵钛产量从几千吨增加到6000t以上,2013年我国钛加工材产量虽然比2012年下降了约13%,但仍达4453t。
就潜力而言,钛合金将更加广泛地应用于民用工业,特别是汽车、医疗器械、生物移植物等受到了充分重视。
目前,车用钛合金主要用于发动机气门、连杆、曲轴及弹簧等。
然而,对于民用领域,钛合金价格方面必须首要考虑。
生产低成本、高性能钛及钛合金粉末注射成形件的主要途径和研究方向是: ①使用价格低廉的氢化脱氢粉和气体雾化粉混合得到的钛及钛合金粉作为注射成形的原料粉末;②开发新型高效的钛及钛合金粉末注射成形用的粘结剂体系;③优化混炼工艺;④优化注射条件参数以消除注射缺陷;⑤开发先进的脱脂工艺,缩短脱脂时间并减少脱脂缺陷,以降低成本;⑥研究烧结工艺,控制产品尺寸精度,提高产品性能。
通过优化金属注射成形工艺加大产品的尺寸,研究超小型零件的注射成形是扩大钛及钛合金粉末注射成形产品应用的重要途径。
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5、结束语
随着粉末冶金钛合金技术在生物医用和航空航天等高新技术领域中得到越来越广泛的应用,未来研究的重点集中在球形钛及钛合金粉末制备工艺上。
并且随着3D打印和粉末注射成形技术不断得到应用,球形粉末需求的增长会非常快。
未来钛及钛合金粉末制备技术的研究重点还在如何降低粉末杂质含量,降低生产成本等。
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