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和專家學者交流鈦合金材料民用化普及的優勢與劣勢

文字來源:深圳市圣瑞金屬科技有限公司人氣:1208發布時間:2019-05-13

鈦的密度不到鐵的57%左右,但具有強度高、耐高溫、耐腐蝕的特性,被稱為“海洋金屬”、“太空金屬”等,是國防先進裝備和國民經濟重要工程的重要和支撐材料。日前,由中國有色金屬學會主辦、南京工業大學等單位承辦的第十七屆全國鈦及鈦合金學術交流會在寧開幕。

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本次會議以“創新、發展、應用”為主題,對我國近年來鈦科學與技術的最新發展、研究熱點、發展重點等問題進行廣泛和深入的交流和研討,吸引來自中國有色金屬學會、南京工業大學、寶鈦集團、西北有色金屬院、中國船舶重工集團等70余家單位,從事鈦及鈦合金冶金、材料、制造以及航空航天、海洋工程、石油化工、生物醫療等相關應用領域研究的6位院士及530余名專家學者。


“近年來,我國鈦合金與工業得到了長足發展,已廣泛應用于化工、航空、航天、艦船、核電、生物醫療等領域,是提高裝備性能的關鍵材料,是現代國防建設的重要支撐材料和國民經濟發展不可缺少的重要材料?!蹦暇┕I大學兼職教授、會議名譽主席周廉院士介紹說,甚至在日常用品領域也時??吹解伒纳碛?,包括高端炊具、手機、奢侈品等。
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“2018年我國鈦合金材產量為6萬噸,占鋼鐵的0.006%,但是價格卻是鋼材的16.9倍。低產量和高單價是鈦及鈦合金應用面臨的嚴峻問題?!蹦暇┕I大學材料學院副院長常輝教授認為,將鈦合金材料制造成本降低50%以上,鈦合金材料利用率提高到90%以上,將鈦合金的用量提升5—10倍,達到30—60萬噸/年是今后5—10年的奮斗目標。
在此過程中,如何降低工業純及鈦合金的制造加工成本是擺在所有中國鈦從業人員面前的一道難題。
為了降低鈦合金的成本,國外大力發展鈦合金無切削、少切削的近凈形工藝,粉末冶金技術就是這種近凈形工藝之一。制造鈦合金部件目前主要有3種方法:①傳統的鍛造材料加工;②鑄造;⑧粉末冶金。用鍛造進行材料加工,其材料性能優良,但浪費大,加工量大,成本高,且難獲得形狀復雜的產品;鑄造可獲得形狀復雜的凈形或近凈形產品,成本較低,但鑄造過程中材料的成分偏析、疏松、縮孑L等缺陷難以避免,材料性能較低。鈦合金的粉末冶金技術則克服了這2種方法的缺點,同時兼有它們的優點。因而國內外科研者在粉末冶金技術制備鈦合金上開展了很多工作。本文就近年來國外研究開發的幾種制備高性能鈦合金的粉末冶金技術及其應用狀況做一簡要的介紹。1新粉末冶金制備技術1.1金屬注射成形(MlM)。

金屬粉末注射成形(MIM)技術作為一種近凈成形技術,可制備高質量、高精度的復雜零件,被認為是目前最有優勢的成形技術之一。用MIM法制造鈦及鈦合金近凈形零件,可大幅降低加工費用。據估計,目前全世界鈦的MIM部件的生產量為每月3~5t。隨著制備鈦粉工藝的改進和粉末成本的降低-,鈦合金注射成形件的生產量呈增長趨勢。日本最早采用MIM技術生產Ti一4wt%Fe合金運動夾板?,F在最大的鈦粉末注射成形的生產廠是日本Injex,每月生產約2~3t。鈦的MIM產品已在高爾夫球頭、自動汽車、醫療器械、牙科植入體及表殼表帶等方面獲得應用一。日本Hitachi metal Precision公司和Casio計算機公司制作的鈦合金表殼在1999年國際粉末冶金會議上獲得MIM優勝獎,此表在水深200m仍能正常運轉。日本一些大學采用住友Sitix氣霧化球形鈦粉,由MIM法制取了Ti一6Al一4V、Ti一12Mo、Ti一5Co合金等。材料性能均優于同等條件下用常規粉末冶金工藝所制得的材料性能,完全達到了相同成分的熔煉鍛造材料的水平。此外,日本一家公司用注射成形法制造形狀復雜的鈦鐵合金零件,如田徑跑鞋的鞋底釘子。該方法將鈦鐵合金(Ti一5wt%Fe)粉末和有機粘結劑混合,以196MPa的壓力注射成形,在550度脫脂后,再在1000- 1400度,1.33×1O Pa條件下進行真空燒結。這樣制成的鈦鐵合金鞋釘與鉬合金鞋釘相比,耐磨性和耐沖擊性均提高。且重量減輕45%。

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