钛及钛合金粉末近净成形技术研究进展

钛及钛合金因具有优良的综合性能,在航空航天、能源化工、医疗等领域得到了日益广泛的应用。采用粉末冶金方法生产钛制品材料利用率高,是低成本制备高质量钛合金件的实用技术。综述了热等静压成形、金属注射成形、激光快速成形、温压成形、高速压制等钛及钛合金粉末冶金近净成形技术的研究进展,通过对比各项成形工艺的优缺点,提出了未来的发展趋势;并根据攀枝花地区钛资源的特点,提出了发展粉末冶金钛及钛合金材料的优势。     

钛及钛合金壳形件冲压成形影响因素及其应用现状

钛及钛合金力学性能优良,被称为"第三金属",相关产品广泛应用于航空航天、航海、医疗、冶金等众多领域,但由于钛属于难冲压成形类金属,其冲压成形壳形件的应用相对较少,针对钛及钛合金的冲压成形技术有待开发与提高。为此,系统阐述了影响钛及钛合金板材冲压成形的因素,主要包括板材力学性能、成形模具、冲压工艺参数及润滑剂等,并简单介绍了钛制冲压成形壳形件在航空航天、航海、日常生活等领域的应用现状,最后对钛及钛合金冲压成形技术的研究和应用进行了展望。     

航空航天用钛合金盘件开发与应用

钛及钛合金具有比强度高、耐腐蚀、耐高温等优良性能,在航空航天、舰艇、化工等领域得到日益广泛的应用.阐述了航空航天用钛合金盘件的研究现状,重点介绍了高性能钛合金盘件的制备工艺,包括粉末冶金热等静压成形和超塑性等温锻造成形.分析了钛合金盘件在航空航天领域的应用现状,并探讨了航天航空用钛合金盘件的发展趋势.     

钛合金棒材热模锻造成形技术研究

钛合金棒材通常带有较高的加强筋结构,零件形状复杂且尺寸较大,对棒材制作精度要求高等导致钛合金棒材加工困难。本文以热模锻造成形技术为例,分析了局部加载热模锻造成形技术的优势,并对锻件进行了力学性能和显微组织分析,认为局部加载方式以及热模锻造成形技术能够获得质量可靠的钛合金产品,其力学性能远远优于设计要求,能够满足企业对钛合金棒材质量的基本要求,本文的研究成果有助于推动该技术的推广使用,为改进锻造工艺提供参考。     

世界海绵钛工业的现状及对我国未来发展的思考

介绍了目前世界海绵钛工业的现状,分析了传统的克劳尔法存在着生产工艺复杂、流程长、能耗高、效率低等特点。指出随着国内外钛及钛合金粉末制备技术的发展和成熟,粉末冶金作为钛及钛合金近净成形的手段之一,必将成为降低钛及钛合金成形件成本的重要方法。建议我国新建和扩建传统克劳尔法制取海绵钛项目应谨慎,要积极跟进金属钛提取新技术,加强钛及钛合金粉末成形工艺和成形设备的研究,使我国钛的提取技术和粉末冶金成形技术能够紧跟世界先进水平。     

中航卓越锻造(无锡)有限公司成功研制出特大型钛合金异形环

<正>2015年9月20日,中航卓越锻造(无锡)有限公司(以下简称中航卓越)成功锻造-轧制出特大型钛合金阀体(见图1)。该钛合金阀体外径尺寸大,桶深,且内外环均为异形,采用锻造-轧制的方法生产难度很大。据了解,目前单件质量在4 t以上的特大型钛合金阀体,均采用铸造成形工艺生产。该产品的成功研制,填补了我国此类特大型钛合金高筒异形环件锻造-轧制成形技术的空白。钛合金产品广泛用于航空航天、石化、冶金、电力、医药卫生、仪器仪表等行业。中航卓越承接的大     

低成本高性能粉末冶金钛合金

粉末冶金是短流程制备低成本、高性能钛及钛合金的有效方法。低成本氢化脱氢（HDH）钛粉可用于制备粉末冶金钛合金制件，但由于受间隙原子含量高、烧结致密度低和微观组织粗大等因素影响，使粉末冶金钛制品的组织性能优势得不到发挥。实验采用氢化脱氢钛粉—冷等静压—真空烧结的技术路线制备了Ti-6Al-4V烧结坯，间隙原子含量低（O<0.16 wt.%, N<0.05 wt.%, H<0.015 wt.%），具有均匀细小的近等轴?组织，良好的室温拉伸性能（UTS>930 MPa, YS>870 MPa, El>14%）。实验同时表明了HDH工艺制备低间隙原子含量钛粉的可行性，间隙原子含量的增加主要源于粉末及压坯的操作、转移和储存过程。得益于粉末冶金钛合金的细晶和近终成形特点，它无需通过开坯锻造，并且近成型的烧结坯能够提高材料利用率，减少后续热加工变形量及加工道次。因此，以粉末钛合金烧结坯替代锻坯进行后续的塑性加工能够大幅度降低钛合金构件及型材的成本。     

制备钛合金件的粉末冶金新技术

钛及钛合金因具有优良的综合性能,在航空航天、军工、民用等领域已得到日益广泛的应用。采用粉末冶金方法生产钛制品不仅成本低,而且产品性能好,因而粉末冶金方法是低成本制备高质量钛舍金件的实用技术。本文介绍了近年来开发的几种制备钛及钛合金件的粉末冶金新技术及其应用状况。     

钛及钛合金粉末制备与成形工艺研究进展

钛及钛合金因具有密度低、强度高、耐腐蚀、生物相容性好等特点被广泛应用于军事、航空、医疗等领域。传统铸锻钛合金生产工艺复杂，成本高，严重限制了钛合金的应用，粉末冶金技术制备钛合金降低了生产成本，有利于钛合金的推广应用。本文从钛及钛合金粉末的制备与成形工艺方面介绍了粉末冶金钛及钛合金的研究现状，并阐述了其发展趋势。     

钛合金粉末热等静压近净成形成本分析

采用粉末冶金热等静压近净成形（NNS-PM-HIP）技术制备了几种典型的钛合金结构件,利用技术成本模型分析了NNS-PM-HIP工艺制备钛合金构件的经济性,并与其他成形工艺进行了对比。结果表明：随着工件尺寸的加大、复杂程度的提高,包套/模具的制作以及热等静压成为影响采用NNS-PM-HIP技术制备钛合金构件成本的主要因素。有限元模拟仿真的介入和工件的批量化生产使得NNS-PM-HIP工艺的成本显著降低。与锻造等工艺相比,工件越复杂、尺寸越大,以及原材料成本占总成本比例越低,NNS-PM-HIP工艺成形钛合金构件的优势越发突出。     

粉末冶金颗粒增强钛基复合材料研究进展

颗粒增强钛基复合材料具有优异的力学性能，粉末冶金技术在制备颗粒增强钛基复合材料上有很大优势。本文从钛合金基材、颗粒增强相选择及制备工艺与性能等方面综述了粉末冶金颗粒增强钛基复合材料的研究进展，指出提高密度、降低成本是粉末冶金颗粒增强钛基复合材料的发展方向。     

氢化法制备不饱和氢化钛粉末

粉末冶金法(PM法)应用于钛及钛合金产品的生产,降低了钛制品生产成本.该法中钛粉末或氢化钛粉末是主要生产原料.以不饱和氢化钛粉代替钛粉或饱和氢化钛粉进行粉末冶金钛合金的生产,不但能缩短生产周期,而且能进一步降低生产成本.通常不饱和氢化钛的制备是由饱和氢化钛粉脱氢而来的,周期长,能耗很高.本文研究了氢化法制备不饱和氢化钛粉的工艺,通过氢化过程中温度、氢压力、氢化时间等因素的控制,制备出了满足粉末冶金用的不饱和氢化钛粉末.     

制备钛合金件的粉末冶金新技术

钛及钛合金具有优良的综合性能 ,在航空航天、军工、民用等领域得到日益广泛的应用。粉末冶金方法生产钛制品不仅成本低 ,而且性能好 ,因而成为低成本高质量制备钛合金件的实用技术。本文介绍了近年来开发的几种制备钛及钛合金件的粉末冶金新技术及其应用动向。     

TC17钛合金盘件的β锻造工艺优化

针对某TC17钛合金盘件生产中的异常组织问题,开展盘件锻造工艺优化研究。结合有限元模拟技术,对预制坯结构和锻造工艺参数进行了优化,通过对比分析工艺优化前后TC17钛合金盘锻件的高低倍组织和力学性能发现,采用优化工艺可消除原有工艺条件下锻件中的高应变带和低应变区,大幅改善了盘锻件的变形均匀性,进而提高了TC17钛合金盘锻件组织均匀性,获得了较为理想的网篮组织,同时进一步改善了材料的力学性能。     

深潜器载人舱用TC4 ELI钛合金半球壳的研制

通过计算机模拟技术和借鉴钢材半球壳成形工艺设计了深潜器载人舱用钛合金半球壳的整体冲压成形模具及成形工艺,并以钢材、纯钛的半球壳整体冲压预成形试验来优化工艺参数,最终成功冲压出深潜器载人舱用TC4ELI钛合金半球壳。经检测,整体冲压成形的TC4 ELI钛合金半球壳尺寸和力学性能均满足深潜器载人舱用钛合金球壳设计指标,可用于制造4 500 m深潜器载人舱。     

钛合金等温锻造技术研究进展

等温锻造技术是国际上一种先进的近成形／近净成形工艺，本文重点介绍了钛合金等温锻造技术的特点、工艺设计、模具设计与制造以及钛合金等温锻造技术的应用现状和发展前景。     

基于氢化脱氢钛粉制备低成本高性能钛合金

粉末冶金是短流程制备低成本、高性能钛及钛合金的有效方法之一。采用氢化脱氢(HDH)制粉—冷等静压成形—真空烧结致密化的技术路线制备了间隙原子含量低(O 0. 16%、N 0. 05%、H 0. 015%,质量分数)、具有均匀细小近等轴α组织且室温拉伸性能(R_m为840～950 MPa、R_(P0. 2)为770～900 MPa、A为12%～16%)良好的Ti-6Al-4V合金烧结坯,证明了HDH工艺制备低间隙原子含量钛粉的可行性,而间隙原子含量的增加主要源于粉末及压坯的操作、转移和储存过程。由于粉末冶金钛合金具有细晶和近净成形的特点,无需开坯锻造,并且近净成形的烧结坯能够提高材料利用率,减少后续热加工变形量及加工道次。因此,以粉末钛合金烧结坯替代锻坯进行后续的塑性加工能够大幅度降低钛合金构件及型材的成本。     

生物医用Ti6Al4V合金粉末注射成形工艺研究

钛及钛合金具有高比强度、低弹性模量、优良的耐蚀性和绝佳的生物相容性,但较差的加工性能大大限制了其应用范围。钛及钛合金金属粉末注射成形工艺克服了机加工、模压等传统加工工艺的缺点,结合传统粉末冶金和注塑成型的优势,实现了结构复杂的钛及钛合金产品低成本、大批量近净成形,提高了材料利用率。本文利用水溶性黏结剂和粉末粒度为16 μm和22 μm的商用球形Ti6Al4V合金粉制备了注射料和相应的试样,通过实验确定了气氛热脱黏结合真空烧结的最佳工艺,基于该工艺制备得到了两种注射料的烧结试样。结果表明:粉末粒度为16 μm注射料烧结件杂质含量未能满足外科植入用金属注射成形Ti6Al4V组件标准;粉末粒度为22 μm注射料烧结件物理化学性能如下,极限拉伸强度880 MPa,屈服强度830 MPa,延伸率13.2%,相对密度96.8%,氧质量分数为0.195%,氮质量分数为0.020%,碳质量分数为0.022%,该试样整体性能满足外科植入用金属注射成形Ti6Al4V组件标准。     

钛工艺模拟

在第七届国际钛会议上,F.H.Froes教授作了关于钛的锻造、超塑成形、粉末冶金和铸造工艺模拟的基础性报告。工艺模拟是指采用计算机,利用有限要素法(FEA)对成分间相互关系、组织控制等技术进行的工艺的模式化,以避免采用过去的费钱费时的试探法,提高产品的性能和可靠性、降低成本。     

钛及钛合金金属粉末注射成形技术的研究进展

钛及钛合金兼具低比重、高比强度、优异的生物相容性和良好的耐腐蚀性,在航空航天、生物医疗、化工、汽车等领域有极大的应用潜力。钛及钛合金金属粉末注射成形技术(metal injection molding,MIM)能够实现中小型复杂形状钛产品的大批量、低成本制备,对于推动钛及钛合金产品的生产及应用具有重要意义。本文介绍了金属粉末注射成形钛及钛合金的特点及优势,从粉末原料、黏结剂体系、粉末注射成形、脱黏和烧结等方面综述了钛及钛合金金属粉末注射成形技术的研究进展,并针对目前存在的主要问题,分析了金属粉末注射成形钛及钛合金的研究方向及发展前景。