钛及钛合金粉末近净成形技术研究进展

钛及钛合金制件具有诸多优异性能且比重轻,在航空航天、兵器装备、汽车工业等领域具有广阔的应用前景。与传统锻造机加成形方式相比,钛及钛合金粉末近净成形技术具备材料利用率高、能实现复杂结构快速成形等优势。本文介绍了近净成形用球形钛合金粉末典型制备技术及其特点,其中气雾化法得益于产量大、制造成本较低的优点而使用最为广泛;等离子旋转电极雾化法具有粉末品质高、粒度分布窄等特点,在重点领域、重点应用上受到青睐;等离子雾化法因兼顾细粉收得率和粉末品质而倍受行业及产业链关注。综述了钛及钛合金粉末近净成形技术的研究进展,基于微观组织调控以进一步提升制件性能的研究思路为钛及钛合金粉末近净成形材料及工艺的开发提供了理论支撑,并指出了制件性价比不突出、制造全流程连续性不高、可选用材料不多是当前钛及钛合金近净成形技术存在的主要问题,并提出相应的解决措施。最后展望了未来发展趋势,认为降低粉末制造成本,推进新材料、新工艺开发是钛及钛合金粉末近净成形技术今后的重要研究方向。     

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。     

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。     

一种新型低成本钛制造工艺——场辅助烧结-锻造

正钛及钛合金虽然具有比强度高、耐腐蚀性好和热膨胀系数低等优异性能,但其制造成本较高限制了其应用。英国谢菲尔德大学学者N.S.Weston等人开发出一种低成本钛制造工艺——场辅助烧结-锻造(FAST-forge)技术。该工艺采用的加工路径分为两部分:首先利用场辅助烧结技术将钛合金粉末预制成坯,再精密热锻近净成形构件。采用ASTM 5级Ti-6Al-4V HDH粉末,以100℃/min的加热速率固     

粉末注射成形钛合金粘结剂体系的研究进展

钛及钛合金具有低比重、高比强度、优异的生物相容性以及良好的耐腐蚀性等特点,在航空航天、生物医疗、化工、船舶、汽车等领域极具应用潜力。钛合金粉末注射成形技术（powder injection molding,PIM）提高了材料的利用率,实现了中小型复杂形状钛产品的大批量、低成本制备,显著地推动了钛及钛合金产品的生产及应用。目前关于粉末注射成形钛合金粘结剂体系的相关文献报道十分有限,新型粉末注射成形钛合金粘结剂体系的开发处于停滞不前的状态。本文分析总结了不同粉末注射成形钛合金粘结剂体系的研究现状,并针对目前存在的问题提出改进措施。     

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。     

钛合金粉末冶金工业化生产技术

通过分析钛在熔炼中遇到的问题,并结合粉末冶金技术的特点,指出应用粉末冶金技术是未来钛产业发展的必然选择。详述了钛合金粉末冶金生产的工艺路线,该工艺生产的TC4钛合金粉末冶金件抗拉强度可达900 MPa以上,断后伸长率超过10%,综合力学性能优于GB/T 25137—2010钛及钛合金锻件标准要求。钛合金粉末冶金件还可用来进行锻造和挤压加工成形,经锻造、挤压后,力学性能可进一步提高。总之,利用粉末冶金技术进行钛合金的工业化生产具有生产设备投入成本低、可实现产品近净成形、节约原材料、产品性能高、生产周期短等优势。     

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。     

Ti55521钛合金烧结过程中组织演变和合金元素分布行为

对于钛合金部件的制备来说,传统的钛合金加工方法由于技术复杂、成本高而使得其在某些领域的应用受到限制。粉末冶金技术作为一种近净成形技术,是一种切实可行的生产具有复杂形状钛合金部件的低成本加工方法。而在粉末冶金技术中,元素混合粉末冶金法(BEPM)是最有希望生产出满足     

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。     

用于高性能构件的钛粉冶技术

目前,一种钛粉末冶金工艺用于飞机发动机和飞行器等高性能的构件上。 用粉末冶金陶瓷模具制造工艺可生产复杂的钛近净形构件,其工艺如下:将球形预合金钛粉末置于特殊的陶瓷容器中,采用热等静压加工工艺制成更致密的近净形构件。该工艺制成的构件可节省机加工工序。 用以上工艺生产的Ti-6Al-4V、Ti-6Al-2Sn、     

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.     

钛粉末及烧结材料：钛制造技术连载11

粉末冶金方法具有下列优点：可近净形成形，降低制造成本；合金组成设计自由度大，能够得到用熔炼方法难以制得的新材料．粉末冶金方法需要优质、廉价的原料粉末．目前，钛粉末的生产方法、粉末冶金成形和烧结技术有了惊人的进展，粉末冶金产业化的基础已经具备．1钛粉的生产方法1．1钠还原海绵钛细粉用钠还原法精炼钛时得到的副产物，反应式为TCI。＋4Na～T＋4Na已这种粉末价格极便宜，但流动性差；另外，粉末中会混有或残留有NaQ（见表1），导致烧结体产生孔洞．因此，近年来，钠还原法钛粒米生产相继中止12氧化脱复法利用氯化钛脆性…     

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。     

我国钛粉末及其制品的生产与应用概况

1前言钛及钛合金因其具有[质量]密度小，比强度高和耐蚀性优异等优点，而被广泛应用于航空、航天等军工部门及化工、冶金、轻工、医药等民用部门，钛加工材生产工艺复杂，成材率较低，生产过程中产生大量残钛．用钛材制造设备或零部件，不仅再次产生大量残钛，而且由于加工、焊接难度较大，耗费的工时和能量多，使得钛制设备和部件的制造成本提高，这就阻碍了其更为广泛的推广应用．钛粉末冶金工艺流程短，可直接制取成品或接近成品尺寸的零部件，从而大幅度降低了钛制品的成本，另外，有些钛制品只能用粉末冶金工艺来制造，如钛微孔过滤器…     

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。     

粉末微注射成形模具技术研究进展

粉末微注射成形技术是一门新型粉末冶金近净成形技术,由于具有显著的优势和广阔的市场前景而成为当今世界最热门的零部件成形技术。受多因素的影响,注射成形及脱模过程中的摩擦行为将影响模具的使用寿命及可靠性。本文阐述了粉末微注射成形过程中模具磨损研究状况,重点介绍了微型模具加工技术及脱模过程中脱模力计算、数值模拟、粘附现象以及模具表面改性和脱模剂使用对脱模性能的影响,并对未来的研究方向进行了展望。     

钛粉的生产及应用

钛是一种质轻且耐蚀性好的材料,但由于其加工性能差,制造形状复杂的零件成本特别高。采用粉末冶金法则可生产出近成品形状部件,从而降低成本。钛粉末是钛粉末冶金的基本原料,其生产方法决定了它的性能、用途和价格。1 钛粉的生产方法钛粉的生产方法很多,不同方法生产的粉末形状、粒度及成本各不相同（表1）。表1 国内外钛粉的生产方法工艺方法简称成本粒形粒度可制取的粉末氢化脱氢法HDH低不规则粗、细、微Ti,Ti-6Al-4V金属还原法 镁还原法 钠还原法 钙还原法镁法钠法低低中等海绵状海绵状 海绵状粗粗粗TiTiTi电解法电解法电解精炼…     

降低成本 发展钛粉末注射成形产业

自从10多前年第一个钛粉末注射成形工业产品问世以来,注射成形钛基材料的应用一直在逐年增长,随着技术的进步和粉末成本的降低,其应用增长速度正在加快。(1)钛和粉末注射成形(PIM)先进材料是提高产品应用性能的关键,钛合金是其中最重要的一种。但其应用因成本太高而导致了对低成本工艺的研究,包括粉末冶金和PIM。金属PIM是在塑料注塑成形的基础上发展起来的,是一种有效的低成本生产工艺,适于小型(一般400g以下)而形状复杂零件的生产,基本工艺为粉末与粘结剂混合→注射成形→溶剂脱脂→热脱脂/预烧→烧结。粘结剂除去的方法有热…     

钛合金,钛材的生产和应用

叙述了钛和钛合金的性能，用途，以及用粉末冶金法和传统熔炼法的生产概况，还介绍制造粉杯，生产钛合金和钛材加工的各种方法和所用的设备。