3D打印用球形钛粉制备技术研究现状

目前,我国3D打印材料市场规模已达到30亿元,其中钛合金占比最大,达到了20%。3D打印钛合金零件被广泛应用于航空航天、核工业、医疗器械及运动器材等领域。钛合金粉末作为3D打印钛合金零件的重要金属材料,其性能(包括氧含量、纯净度、球形度、粉末粒径、粉体密度等)直接影响到3D打印钛合金零件的成型性能,3D打印钛粉的制备技术及工艺已成为国内外开发和研究的热点。首先详细介绍了制备球形钛粉的主要方法,包括雾化法(气雾化、离心雾化、等离子雾化)、球化法(激光球化、等离子球化)、造粒烧结脱氧法,同时综述了国内外研究现状;接着对球形钛粉制备技术进行了比较,认为造粒烧结法因制粉成本低廉而具有很大的发展前景;最后对球形钛粉制备技术的发展趋势进行了展望。     

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.     

氢化钛粉制备钛及钛合金材料研究进展

综述了采用氢化钛粉制备钛及钛合金材料的历史及现状,报道了以氢化钛粉为原料制备医用钛材料的研究进展,并将其性能与锻造钛合金做了对比。指出采用该粉末冶金技术制备钛及钛合金性能满足应用要求,并具有工艺短、能耗低、成材率高、设备投入小的特点,能使生产成本得到控制,适用于制造批量小、品种规格多的医用钛产品。最后,分析了氢化钛粉制备钛及钛合金中存在的问题,并展望了其未来发展方向。     

金属钛粉的制备工艺

钛粉作为钛粉末冶金的主要原料,其品质及生产成本限制了钛及钛合金粉末冶金的发展.综述了机械合金化法、氢化脱氢法(HDH)、雾化法、金属热还原法、熔盐电解法制备钛粉的基本原理和工艺现状.新兴的生产技术有望降低钛粉生产成本,从而推动钛及钛合金粉末冶金的发展,扩大其应用范围.     

钛及钛合金粉末制备与近净成形研究进展

钛及钛合金以其优异的性能,广泛应用于航空航天、能源化工、生物医疗等高端领域。粉末近净成形技术能够实现钛及钛合金的绿色、低成本和高性能精密制造,有助于进一步扩大其应用范围。本文从钛粉制备、成形技术、性能与应用方面,对目前钛及钛合金粉末近净成形技术取得的研究进展进行了简要论述,并根据各技术目前面临的问题,提出了未来的发展趋势。     

钛粉末及其粉末冶金制品的发展现状

简要介绍了钛粉末的不同制备技术及特点。详述了钛粉末冶金制品的主要成形技术和产品的生产现状和趋势。对近年来研究和产业领域都很关注的球形钛粉末的制备技术进行了概括,指出适合工业化推广应用的技术发展方向。并对钛粉末冶金制品新的制备技术及其在汽车工业、医疗及生物等方面的应用研究作了总结。最后针对国内粉末冶金钛合金的市场发展和需求,讨论分析了国内钛粉末及其粉末冶金制品的研究热点、新的应用领域及今后所需解决的问题。     

钛及钛合金粉末的注射成形

介绍了钛及钛合金粉末注射成形技术的发展、应用现状及制备工艺.指出了钛及钛合金粉末注射成形技术研究方向和扩大应用的途径是: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,使脱脂时间进一步缩短并减少脱脂缺陷,以降低成本;⑥研究钛及钛合金烧结工艺以及超小型零件的注射成形工艺,控制产品尺寸精度,提高产品性能,扩大产品的尺寸.     

国内钛粉应用现状

粉末冶金技术是降低钛及钛合金工件成本的有效途径,将促进未来钛粉市场向低成本、高品质方向发展。特别是3D打印市场的不断扩大,将推动高品质钛粉不断向前发展。鉴于钛粉产业发展潜力,通过对钛粉在国内的生产、销售、出口、进口等情况和钛粉在航天航空、石油化工、海洋工程和生物医疗等领域的应用情况以及粉末冶金对钛粉质量的要求等进行了分析和总结,认为未来钛粉在航空航天、海洋工程、生物医疗等领域的应用潜力巨大。钛粉将向低成本、高品质方向发展;钛粉末成型将向大型化、精密化、个性化发展。     

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.     

钛及钛合金ECAP变形研究进展

综述了等径变曲通道变形(Equal channel angular pressing,ECAP)技术制备超细晶(Ultra fine grain,UFG)钛及钛合金的研究进展。总结了模具参数、变形工艺参数对钛及钛合金ECAP变形及组织的影响,以期通过制定合理的变形工艺制备出组织均匀、性能优良的超细晶钛及钛合金,同时汇总了钛及钛合金ECAP变形组织变形机理、演变机理、ECAP变形组织稳定性及超细晶材料性能(超塑性、疲劳强度、耐腐蚀性等)的研究进展,最后指出ECAP制备超细晶钛及钛合金的研究方向。     

钛及钛合金表面强化技术

介绍了钛及钛合金的表面强化处理技术,综合评述了钛及钛合金表面氮化、渗碳和激光熔覆技术的发展现状.根据目前的研究趋势指出:今后对钛及钛合金表面强化处理技术,应结合各种工艺技术的特点制备多层复合涂层,以及涂层+渗层的思想进行研究.作者认为,降低表面改性层处理成本,使表面处理工艺更加简单,同时综合多种表面处理技术的优点,提高表面改性层的综合性能是钛及钛合金表面强化技术今后的研究方向.     

近五年钛合金材料研发进展

钛合金因具有比强度高、耐蚀、耐低温、无磁、生物相容性好等优异的综合性能,在航空、航天、海洋工程、石油化工、民用等国民经济各行各业得到大量应用,受到众多行业的高度重视。近5年国内钛行业工艺、技术和产品等得到提升,取得众多成果。简要综述了近5年国内钛合金材料研发取得的主要进展,如开发的多种钛合金材料成功应用于我国重要工程,钛合金的熔炼技术、锻造技术、板材制备技术、大口径钛及钛合金无缝管材及弯管制备技术、钛合金型材及深加工制品制备技术等得到明显提升,创新研制了满足用户要求的新合金并开展了众多的应用基础研究等,最后指出了存在的问题和发展方向。     

射频等离子体球化Ti粉体的研究

本文采用射频（RF）等离子法对颗粒形状不规则的Ti粉进行球化处理。研究了加料速率、物料分散方式、Ti粉颗粒大小等因素对球化率的影响。利用扫描电子显微镜（SEM）观察相应试样的形貌。结果显示,射频等离子体法是制备具有良好流动性的球形钛粉的有效技术。     

生物医用超细晶钛及钛合金的研究进展

随着生物医用金属材料的市场应用快速增加,生物医用钛及钛合金已成为人体植入物的主要原料,然而相比于不锈钢及钴基合金,常规钛及钛合金虽在生物医用领域各方面性能都较为优异,但作为植入物处于人体较为复杂的环境中时,其各方面性能还有待提高。因此,超细晶钛及钛合金的研发在医用市场具有广阔的前景。目前,市场上超细晶金属材料的制备以剧烈塑性变形工艺为主,其中等通道转角挤压变形的制备方式较为成熟。对生物医用超细晶钛和钛合金的类型及特点作了简单的介绍,着重从等通道转角挤压变形方式制备的超细晶钛及钛合金在生物医学上的耐蚀性、生物相容性、力学性能及疲劳性能等方面进行了简述,对其在医疗市场的未来发展趋势作出了展望,并总结了其未来发展待解决的问题。     

去合金化法制备纳米多孔钛及钛合金的研究进展

纳米多孔钛及钛合金兼具结构和功能的双重属性,在医用材料、电极材料及工程材料等领域均有广阔的应用前景。去合金化法制备纳米多孔材料不仅制备成本低廉、操作简单,而且可以实现孔径的可控制备,目前已经受到广泛的应用。去合金化法主要包括化学腐蚀法、电化学腐蚀法及金属液法等。综述了去合金化法制备纳米多孔钛及钛合金的制备过程及其工艺特点等方面的研究进展,并对纳米多孔钛及钛合金在不同领域的应用前景进行了展望。     

钛粉末冶金研究进展(英文)

从第12届世界钛会可以看出,传统钛粉末冶金即冷压烧结在降低钛制品的制造成本和改进烧结钛制品的成分及显微组织方面已有了许多可喜的进展。结合第12届世界钛会有关钛粉末冶金方面的研究报告,主要从钛粉体烧结过程中氧和残留氯化物的去除和控制、使用氢化钛粉的优点、通过控制氢化钛粉烧结过程相变制备出具有超细(亚微米至几个微米)显微组织特征的高性能钛材料、合金元素含量高钛合金的烧结特点、微波辐射烧结钛及钛合金几个方面讨论了钛粉末冶金相关研究的最新进展。     

医用多孔金属的制备及其生物活化研究进展

医用多孔金属材料,特别是多孔钛及钛合金能够提供与人体骨组织相匹配的力学性能,并促进骨组织长入以提高其与骨的固定度,在人体硬组织修复与替换方面具有广泛的应用前景。重点围绕多孔钛及钛合金的制备方法及适用于其复杂孔隙结构的表面生物活化方法,综述了各种方法在多孔钛及钛合金上的应用现状。目前适用于多孔钛及钛合金制备的技术主要有粉末冶金法、钛纤维烧结法、自蔓延高温合成法、选区电子束熔化技术和选区激光熔化技术,适用于多孔钛及钛合金表面生物活化的技术主要有溶胶凝胶法、仿生矿化法、电化学沉积法和微弧氧化法。多孔钛及钛合金的力学相容性和表面生物活性需要同时满足临床要求,才能进一步扩大其在医学领域的应用范围。     

微纳米金属颗粒复合与整形技术

介绍了微纳米颗粒复合化系统的工作原理。采用颗粒复合化系统对HDH钛粉和还原铁粉进行球化处理,可使钛粉和铁粉由原来的不规则形状变为近球形,改善流动性。球形钛粉的烧结密度高达99%、临界装载量为66%,比原始钛粉高3%。利用机械分散和颗粒复合化系统联合工艺制备的复合球形Al2O3/Cu颗粒,烧结后,Al2O3在铜基体中得到了良好的分散。结果表明:颗粒复合化系统能实现不规则颗粒的整形以及两种或两种以上不同粒径粉体的均质化复合。     

医用钛及钛合金表面改性技术的研究进展

随着现代医学和材料科学的快速发展,植介入治疗技术在临床的应用越来越广泛。作为植入医疗器械的重要材料,医用钛及钛合金已广泛应用于骨科、口腔科等临床医学领域。然而,钛元素活泼的化学特点使得医用钛及钛合金的表面极易形成一层惰性的钝化膜,虽然具有优异的耐蚀性能,但是其表面不具有生物活性,从而影响了植入器械与软硬组织的结合。此外,医用钛及钛合金作为关节器械,其在体液环境下的摩擦磨损性能不佳,磨损情况下的腐蚀也不理想,因此亟需有效的改性技术来改善医用钛及钛合金的表面性能。基于此,本文针对近期开展的医用钛及钛合金表面改性技术研究,综述了物理气相沉积、等离子喷涂、离子注入、激光熔覆、溶胶-凝胶合成等表面改性手段在改善医用钛及钛合金表面性能的研究现状,并对医用钛及钛合金表面改性技术的研究进行了展望。     

中航工业北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室

正中航工业北京航空材料研究院先进钛合金航空科技重点实验室于2011年11月17日设立,实验室下设飞行器钛合金材料与应用技术、发动机钛合金材料及应用技术、特种,功能钛合金材料及特种工艺3个研究方向,每个研究方向包括4~6个主要研究内容,覆盖了航空钛合金材料及其应用技术领域。实验室具备不同强度级别钛合金、高温钛合金、阻燃钛合金、钛铝系金属间化合物、SiC纤维增强钛基复合材料及多种特种/功能钛合金的研发和制备能力。实验室主要承担国防科技与航空科技发展以