低成本钛合金研究现状与发展趋势

钛合金较高的成本限制了其应用范围,低成本钛合金已成为当前钛合金研究的热点。概述了低成本钛合金国内外的研究现状,着重介绍了宝钛集团研发的低成本钛合金及钛合金的低成本化制备情况,新近研制的BTi31、Ti-3111、BTi-341、BTi-421111、BTi-61111S等低成本钛合金已在汽车、体育休闲等领域获得应用;在钛合金的低成本化制造方面,利用电子束冷床炉熔炼,大量添加返回料,熔炼的扁锭直接轧制板材,显著降低原料成本和加工成本。同时对低成本钛合金的发展方向进行展望,指出今后的研究重点是进一步优化熔炼和加工工艺,提升合金性能水平,提高成材率,拓展应用范围。     

高性能钛合金低成本制备方法综述

钛及钛合金具有很好的复合结构性能,但由于其制造、加工成本很高,应用范围主要限制在航空和化学工业领域.粉末冶金具有节材、低能耗等优点,作为材料加工的常规手段之一,已表现出很强的竞争力及应用潜力.通过研究合金元素、粒子强化和热处理对BE P/M钛合金性能的影响,介绍了几种高性能BE P/M钛合金的低成本制造方法.     

美国船舶海水管路用钛的低成本技术及应用概况

随着船舶耐腐蚀、高可靠要求的提升,对耐腐蚀性能突出的钛材需求日益迫切,但高初始成本一直是制约钛及钛合金在船舶领域大范围应用的重要因素之一。为此,国内外针对钛材低成本技术开展了大量研究,部分成果获得应用,但系统性不足。从材料制造和应用等层面系统性对美国船用钛材低成本技术进行介绍,以期为钛材在船舶海水管路领域的应用提供系统性的低成本技术发展思路。      

低能耗节约型钛及钛合金熔炼技术的发展趋势

钛合金具有密度低、比强度高和耐腐蚀性能好等优点,是一种优异的航空航天材料,其应用领域也正在向民用领域扩展.但是,熔融态的钛和钛合金具有极高的化学活性,几乎能与目前已知的所有耐火材料发生反应,因此,钛及钦合金熔炼技术及相关的耐火材料研究一直是钛合金研究极具挑战性的领域.综述了钛及钛合金的熔炼技术及相应的耐火材料的研究发展现状,并对高效节能钛合金感应熔炼技术所需的耐火材料的研究做了展望.     

钛合金VAR熔炼自耗电极破断原因分析

主要对钛合金VAR熔炼过程导致自耗电极破断的各种因素进行了分析.通过大量生产试验,探索出在现有装备条件下,通过控制原料的搭配、混合的均匀化程度和填料的充实性,以及改进自耗电极焊接技术、转运过程的抗震防护技术和熔炼控制技术使熔炼过程稳定,自耗电极无破断现象发生,为工业化批量生产大规格钛合金铸锭提供了技术保障.     

钛基复合材料激光选区熔化增材制造成形技术研究进展

钛基复合材料相对于钛合金具有更高的硬度、强度和耐磨性,可以进一步扩大钛合金在航空航天、海洋、医疗等领域的应用范围.现阶段钛基复合材料的制备方法可以分为两大类:第一,传统方法(例如熔炼和铸造).该方法存在着能耗大、成本高的问题.第二,激光选区熔化技术.该技术具有加工时间短、成形精度高、不需要制备模具的优点,但在加工过程中还存在着容易球化、开裂、降低成形件塑性等缺点.本文综述了当前国内外钛基复合材料的研究进展,包括增强体以及工艺参数调控对显微组织、成形质量及性能的影响,并结合现阶段研究现状对后续发展方向进行一定的讨论和展望.     

粉末冶金钛合金新技术

钛及钛合金因具有优良的综合性能,在军工、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合金件的实用技术.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.     

钛及钛合金粉末的制备现状

钛及钛合金具有优良的综合力学性能,在航空航天、航海、化工等领域得到日益广泛的应用.用粉末冶金法制造零部件,材料的利用率几乎可以达到100%,是降低钛及钛合金零部件生产成本的重要途径.本文评述了钛及钛合金粉末的制备技术及其现状,指出HDH钛粉和雾化钛粉是当今工业中主要应用的钛粉.伴随着钛粉末制备技术的成熟与发展,还原法直接生产钛粉和新兴的TiO2熔盐电解法生产钛粉,将成为制备低成本、高性能钛粉新的工业生产方法,是降低钛粉末冶金零部件成本的新的发展方向.元素混合法制备钛合金粉,因其较预合金化法成本低廉,工艺成熟,且性能优越,必将成为钛合金粉的主要生产方法.     

生物医用型β型钛合金的设计与开发

介稳定β型钛合金具有低密度、高比强度、低模量、耐蚀、易加工且生物相容性优良等特点,已成为外科植入件优选的替代材料.本文重点介绍了用于人体硬组织修复与替代材料的介稳定β型生物医用钛合金的设计、熔炼、加工、热处理、显微组织以及表面改性等方面应注意的问题和最新研究进展,并指出了未来的研究发展方向.     

世界钛及钛合金产业现状及发展趋势

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.     

钛合金精密铸件基准传递形式应用综述

随着钛合金精铸工艺技术的日益提升,钛合金精铸因其低廉的成本以及灵活的制造工艺,特别是针对形状复杂的零件的时候,存在明显的优势,在现代制造业中占据了重要的位置。介绍了目前钛合金精铸件的基准传递形式在制造、检验、机加过程保持一致的重要性。在此基础上,着重综述了基准的作用以及基准的表现形式,对不同基准形式在使用时的优缺点进行了评述。最后,对该方向的研究进展进行了总结,并对其发展前景和主要发展方向进行了展望。     

粉末钛合金3D打印技术研究进展

粉末钛合金3D打印技术以低成本、易成形、柔性化制备、零件性能优异等优势,近年来成为钛合金近净成形制造领域的研究热点。总结了国内外粉末钛合金3D打印技术的研究进展,包括激光熔化沉积成形技术(LMD)、激光选区熔化成形技术(SLM)、电子束选区熔化成形技术(SEBM)。比较研究了3种成形技术制备的钛合金的组织特点及力学性能,并讨论了粉末钛合金3D打印技术的市场化现状与未来发展趋势。     

Additive Manufacturing of Titanium Alloys by Electron Beam Melting: A Review

Electron beam melting (EBM), as one of metal additive manufacturing technologies, is considered to be an innovative industrial production technology. Based on the layer‐wise manufacturing technique, as‐produced parts can be fabricated on a powder bed using the 3D computational design method. Because the melting process takes place in a vacuum environment, EBM technology can produce parts with higher densities compared to selective laser melting (SLM), particularly when titanium alloy is used. The ability to produce higher quality parts using EBM technology is making EBM more competitive. After briefly introducing the EBM process and the processing factors involved, this paper reviews recent progress in the processing, microstructure, and properties of titanium alloys and their composites manufactured by EBM. The paper describes significant positive progress in EBM of all types of titanium in terms of solid bulk and porous structures including Ti–6Al–4V and Ti–24Nb–4Zr–8Sn, with a focus on manufacturing using EBM and the resultant unique microstructure and service properties (mechanical properties, fatigue behaviors, and corrosion resistance properties) of EBM‐produced titanium alloys.

     

Metal Alloys for Fusion‐Based Additive Manufacturing

Metal additive manufacturing (AM) is an innovative manufacturing technique, which builds parts incrementally layer by layer. Thus, metal AM has inherent advantages in part complexity, time, and waste saving. However, due to its complex thermal cycle and rapid solidification during processing, the alloys well suit and commercially used for metal AM today are limited. Therefore, it is important to understand the alloying strategy and current progress with materials performance to consider alloy development for metal AM. This review presents the current range of alloys available for metal AM, including titanium, steel, nickel, aluminum, less common alloys (including Mg alloys, metal matrix composites alloys, and low melting point alloys), and compositionally complex alloys (including bulk metallic glasses and high entropy alloys) with a focus on the relationship between compositions, processing, microstructures, and properties of each alloy system. In addition, some promising alloy systems for metal AM are highlighted. Approaches for designing and optimizing new materials for metal AM have been summarized.

     

电弧增材制造航空钛合金构件组织及力学性能研究现状

航空航天领域通常将钛合金作为承力结构件使用,对其性能和可靠性都有很高的要求,大型结构件的整体化制造是实现这些需求的有效途径。电弧增材制造技术因效率高、成本低、致密度高,在制备大型结构件方面具有一定优势。综述了国内外电弧增材制造钛合金组织的研究现状,介绍了改变形核条件以及引入轧制、超声等外场辅助技术调控后所得的电弧增材制造钛合金组织。对电弧增材制造钛合金的拉伸性能和疲劳性能进行了综述,总结了拉伸性能和疲劳性能的特点及断裂的原因。最后,对航空航天用钛合金电弧增材制造的组织及力学性能的关系进行了分析,并且对两者的调控前景进行了展望。     

Ti-1023合金的研究现状

Ti-1023合金是一种为适应损伤容限性设计原则而生产的高结构效益、高可靠性和低制造成本的锻造钛合金。本文主要介绍了Ti-1023合金组织性能、工艺性能及应用现状。     

Selective Laser Melting of Duplex Stainless Steel Powders: An Investigation

Selective laser melting gained substantial momentum in the recent past and quite a few alloy systems have been researched and made available for commercial use; titanium, aluminum, stainless and tool steels, cobalt chrome, and Inconel being the most popular examples. Despite the application potential, and the successful processing of powder forms by traditional powder metallurgy methods, selective laser melting of duplex stainless steels was not attempted so far. The response of a duplex stainless steel alloy to processing by selective laser melting with varying process conditions is evaluated in the current research. Experimental results ascertained that the complete cycle starting from duplex powders, consolidating into 3D forms by selective laser melting and then post-process heat treatment to bring the microstructures back to duplex forms is feasible. Within the current experimental domain, the multi-layer samples are close to 90% density and showed a maximum dimensional variation of 2–3%, while the austenite to ferrite ratio is 45:55 after the post-process heat treatment.     

基于CMT技术的铝合金电弧增材制造研究现状

由于铝合金的应用领域较为广泛,使其增材制造技术成为了研究热点。CMT技术作为一种新型焊接工艺,焊接过程中弧长控制较为精确,其热输入量小、飞溅少等工艺特点非常适合铝合金等低熔点金属的增材制造,因此,铝合金CMT增材制造技术成为了近年来国内外各研究机构的研究热点。从控形控性的角度分析了国内外相关研究机构的研究方向,重点综述了焊接速度、送丝速度、CMT工艺等工艺参数和热处理对成形件形貌及性能的影响,同时概述了铝合金CMT电弧增材制造中尺寸控制、组织性能、气孔缺陷等方向的研究工作。借此指出,基于CMT技术的铝合金电弧增材制造技术的相关研究工作仍主要聚焦于试验研究阶段,并未深入到成形机理的探究。该领域的研究工作应更深入、系统地从成形尺寸精度控制、控制气孔缺陷、组织演变规律及性能优化等角度展开,力求加速推进该技术在现代制造业的应用。