Forskning i titaniumlegering metal sprøjtestøbning klæbemiddel

Titanium og titanlegeringer har egenskaberne lav specifik vægt, høj specifik styrke, fremragende biokompatibilitet og god korrosionsbestandighed og har et stort anvendelsespotentiale inden for rumfart, biomedicin, kemisk, skibsbygning, bil og andre områder. Titanium legering pulver sprøjtestøbning (PIM) teknologien har forbedret udnyttelsesgraden af ​​materialer, realiseret massen og billig fremstilling af små og mellemstore titanium produkter med komplekse former og betydeligt fremmet produktionen og anvendelsen af ​​titanium og titanium legering Produkter. På nuværende tidspunkt er der meget begrænsede rapporter om bindemiddelsystemet af titanlegering til pulversprøjtestøbning, og udviklingen af ​​nyt bindemiddelsystem af titanlegering til pulversprøjtestøbning står i stå. I dette papir analyseres og opsummeres forskningsstatus for forskellige bindemiddelsystemer til pulversprøjtestøbning af titanlegering.

1, Kort introduktion af pulversprøjtestøbningsteknologi

Pulversprøjtestøbningsteknologi er udviklet på basis af pulvermetallurgiteknologi. Kombineret med plastinjektionsteknologi realiserer den en udnyttelsesgrad af råvarer på næsten 100 procent. Det er en næsten netdannende teknologi. Den generelle operationsproces er som følger: først blandes og granuleres det forberedte pulver og bindemidlet for at fremstille granulært foder, og derefter støbes foderet til en specifik form af produktgrønt på sprøjtestøbemaskinen. Efter affedtning og sintring opnås produktet med de nødvendige egenskaber. Fordelene ved sprøjtestøbning af titanlegeringspulver er:

① Det kan realisere batchforberedelse af små 3D komplekse formdele;

② Ensartet sammensætning, fin struktur og fremragende mekaniske egenskaber;

③ Det er nemt at tilføje syntetiske elementer for at forberede alle råmaterialer:

④ Det er nemt at kontrollere materialets mikrostruktur.

I sprøjtestøbningsprocessen af ​​titanlegeringspulver er designet af bindemidlet et kerneled, som spiller en vigtig rolle i at muliggøre, at titanlegeringspulver kan sprøjtes jævnt i en flydende tilstand under hele sprøjtestøbningsprocessen og kan opretholde formen indtil forsintringsstadiet efter at den grønne barre er dannet. Det tilsatte bindemiddel er dog også blevet en af ​​de mulige kilder til Z-forurenende stoffer i hele sprøjtestøbningsprocessen. Derudover vil et højere indhold af bindemiddel reducere pulverladningen, hvilket ikke kun vil føre til formfeltets depression af det grønne legeme efter stripning, deformation, revner og andre defekter, men også øge sintringskrympningen, hvilket alvorligt reducerer produktstørrelsens nøjagtighed ; Selvom bindemidlet med lavt indhold kan sikre en høj pulverbelastning, er det vanskeligt at tilberede et foder med god flydeevne og fuldføre injektionen jævnt. At sikre balancen mellem bindemiddelindholdet og pulverbelastningen øger i høj grad vanskeligheden i bindemiddelforskningsprocessen. således kan det ses. Selvom bindemidlet ikke bestemmer den endelige Z-sammensætning af sintrede produkter, vil dets udvælgelse og anvendelse direkte påvirke den efterfølgende affedtning, sintring og andre processer og dermed påvirke produktkvaliteten. Derfor er fokus på bindemiddelteknologien også nøglen til problemet i forskningsarbejdet med pulversprøjtestøbning af titanlegeringsteknologi. I denne artikel introduceres forskningsstatus for forskellige bindemiddelsystemer til pulversprøjtestøbning af titanlegering, og forbedringstiltag for de eksisterende problemer foreslås.

Nogle af dem er zhongweiprecision produceret titaniumlegering pulvermetal sprøjtestøbning produkter

(a) Engineering application parts prepared by German TJet: (b) Biomedical parts prepared by German TJet: (c) T-6A-7Nb alloy bone screws: (d) CP Ti artificial stapes: (e) titanium alloy spectacle frames; (f) Ti-6AI-4V watch case

2, Nogle forskningsmæssige fremskridt

Titaniummetal har høj aktivitet og er tilbøjelig til forkulning, ammoniering og oxidation, når temperaturen er tæt på 400C. Der dannes urenheder som titaniumcarbid, titaniumammoniat og titaniumoxid, hvilket reducerer sintringens relative tæthed og forværrer materialernes mekaniske egenskaber. Blandt urenheder som kul, brint, ilt og nitrogen er det normalt sværere at kontrollere iltindholdet end andre urenheder. Indflydelsen af ​​oxygenindhold (massefraktion) på de mekaniske egenskaber af titanlegering er vist i figuren. Med stigningen i oxygenindholdet øges styrken af ​​titanlegering, men plasticiteten forringes betydeligt. Derfor bør følgende tre punkter opnås, når du vælger bindemidlet til pulversprøjtestøbning af titanlegering:

0 Prøv at sikre høj pulverbelastning for at forbedre produkternes dimensionelle nøjagtighed;

② Fodermaterialet skal have tilstrækkelig flydende for at sikre, at hele hulrummet kan fyldes jævnt under injektionen;

③ De anvendte bindemiddelkomponenter reagerer ikke med højaktive titaniummaterialer, og der er ingen resterende nedbrydning og fjernelse.

I den indledende fase af forskningen fulgte de fleste bindemidler, der blev brugt til sprøjtestøbning af pulver titanlegering, bindemiddelsystemet for andre metaller. Med uddybningen af ​​den videnskabelige forskning dukkede nye bindemidler op, såsom vandopløselige og polyacetalbaserede bindemidler. På nuværende tidspunkt er bindemiddelsystemerne, der er meget udbredt i pulversprøjtestøbning af titanlegeringer, termoplastiske voksbaserede klæbemidler, plastbaserede klæbemidler og miljøvenlige vandbaserede klæbemidler.

Effekt af iltindhold på mekaniske egenskaber af titanlegeringer

3, Konklusion og udsigt

Den yderligere udvidelse af anvendelsesmarkedet for metalsprøjtestøbning af titanlegering står over for to udfordringer. For det første har det sfæriske titaniumpulver med relativt moden pulversprøjtestøbningsteknologi høje omkostninger, og dets produkter er vanskelige at blive brugt i 3C- og bilfelter i stor skala; Den anden er manglen på bindemiddelsystem, der er egnet til sprøjtestøbning af titanlegeringspulver. Fremkomsten af ​​hydrogeneret dehydrogeneret titaniumpulver indvarslede omkostningsreduktionens begyndelse. Sammenlignet med sfærisk titaniumpulver kan omkostningerne reduceres til omkring 20 procent. De fleste af de bindemiddelsystemer, der bruges til pulversprøjtestøbning af titanlegeringer, bruges dog stadig fra andre metaller, og karakteristikaene ved titanlegeringsmaterialer er ikke blevet fuldt ud overvejet, så forsknings- og udviklingsprocessen var engang i en flaskehals. Selvom titanlegeringsbindemiddelsystemet uafhængigt udviklet i Kina har brudt den tekniske blokade af virksomheder som BASF, er dets forskning og udvikling stadig i stadiet af storstilet forsøg og fejl på grund af manglen på systematisk teoretisk vejledning, og processen med det praktiske er stadig relativt langsomt. Baseret på forskningsstatus for bindemiddelsystemet fremsætter forfatteren nogle forslag om de eksisterende problemer med pulversprøjtestøbning af titanlegering på dette stadium til reference for forskere i samme industri og i fællesskab fremme industrialiseringsprocessen for pulversprøjtestøbning af titanlegering .

(1) I lyset af den lave dimensionelle nøjagtighed og dårlige plasticitet af voksbaserede bindemiddelpulver sprøjtestøbte titanlegeringsprodukter, kan forskningen i delvis udskiftning af PW-komponenter med PEG uddybes yderligere. Sammenlignet med PW har PEG bedre porøsitet og lavere nedbrydningstemperatur, hvilket er nyttigt til at øge belastningskapaciteten af ​​foderet og reducere indholdet af urenheder i den affedtede billet og dermed forbedre dimensionsnøjagtigheden og mekaniske egenskaber af titanlegeringsprodukter.

(2) I lyset af problemet med, at POM, hovedbestanddelen af ​​plastbaseret bindemiddel, er let at reagere med billigt og højaktivt hydrogeneret dehydrogeneret titaniumpulver, kan der for det første bruges en speciel atmosfæreblander til titanlegering til fremstilling af foder at isolere oxygen og forbedre den termiske oxygenstabilitet af POM; For det andet i forskning og udvikling af nye plastbaserede bindemiddelsystem. Fortsæt med at optimere forholdet mellem antioxidanter for at forbedre foderets stabilitet

(3) For at løse problemet med, at det grønne legeme er let at blødgøre, når det vandbaserede bindemiddel injiceres, kan der for det første tilsættes komponenter med lavt iltindhold eller endda iltfrit skeletmiddel. Forbedre styrken af ​​grøn injektion; For det andet kan vi fortsætte med at uddybe forskningen i PEG-molekylvægten i formbarheden og formfastholdelsen af ​​vandbaseret foder og vælge PEG-molekylvægt i henhold til formkompleksiteten af ​​injektionsdele.