Прогресс исследований связующей системы из титанового сплава в литье под давлением из титанового сплава

Прогресс исследований связующей системы из титанового сплава в литье под давлением из титанового сплава

Краткое введение в технологию порошкового литья под давлением

Технология порошкового литья под давлением разработана на основе технологии порошковой металлургии. В сочетании с технологией литья пластмасс под давлением достигается почти 100-процентный коэффициент использования сырья. Это почти технология формирования сетки. Общий технологический процесс выглядит следующим образом: сначала приготовленный порошок и связующее смешивают и гранулируют для приготовления гранулированного корма, затем корм формуют в брикет определенной формы на литьевой машине, а затем продукт с Требуемая производительность достигается за счет обезжиривания и спекания. Преимущества литья под давлением порошка титанового сплава:

① Он может осуществлять серийную подготовку небольших 3D-деталей сложной формы;

② Однородный состав, тонкая структура и отличные механические свойства;

③ Легко добавлять легирующие элементы для получения необходимых материалов;

④ Легко контролировать микроструктуру материала.

В процессе литья под давлением порошка титанового сплава конструкция связующего является основным звеном, которое отвечает за плавное завершение впрыска порошка титанового сплава в жидком состоянии на протяжении всего процесса литья под давлением и может поддерживать форму до тех пор, пока этап предварительного спекания после формирования сырой заготовки. Однако добавленное связующее также стало одним из наиболее вероятных источников загрязнения во всем процессе литья под давлением. Кроме того, более высокое содержание связующего снизит загрузку порошка, что не только приведет к разрушению формы корпуса после обезжиривания, деформации, растрескиванию и другим дефектам, но и увеличит усадку при спекании, серьезно снижая точность размеров изделия; Хотя связующее с низким содержанием может обеспечить высокую загрузку порошка, трудно приготовить корм с хорошей текучестью и плавно завершить инжекцию. Обеспечение баланса между содержанием связующего и загрузкой порошка значительно усложняет процесс исследования связующего. Видно, что хотя окончательный состав спеченных изделий не определяется связующим, его выбор и использование будут непосредственно влиять на последующие процессы обезжиривания, спекания и другие процессы, влияя тем самым на качество изделий. Поэтому в исследовательской работе по технологии порошкового литья под давлением титанового сплава основное внимание уделяется технологии связующего, и ключевая проблема понята. В этой статье представлен исследовательский статус различных связующих систем для литья под давлением порошка титанового сплава и предложены меры по улучшению существующих проблем.

Qinhuangdao Zhongzhong производит изделия из титанового сплава методом порошкового литья под давлением для прецизионных деталей: (а) детали для инженерных приложений, подготовленные немецкой компанией TiJet; (b) немецкая компания TiJet изготавливает биомедицинские детали; (c) костные винты из сплава Ti ❑ 6Al ❑ 7Nb; г – искусственное стремечко из CP Ti; e) оправа для очков из титанового сплава; (f) Ti ｜ 6Al ｜ 4V реальный случай

Китайская оправа для очков из титанового сплава разработана и изготовлена ​​компанией Zhongwei.

Некоторый прогресс в исследованиях

Металлический титан обладает высокой активностью. При температуре близкой к 400 градусам легко карбонизируется, нитридируется и окисляется, образуя примеси, такие как карбид титана, нитрид титана и оксид титана, что снижает относительную плотность спекания и ухудшает механические свойства материалов. Среди примесей, таких как углерод, водород, кислород и азот, обычно труднее контролировать содержание кислорода, чем других примесей. Влияние содержания кислорода (массовой доли) на механические свойства титановых сплавов показано на рисунке. С увеличением содержания кислорода прочность титановых сплавов возрастает, но пластичность значительно ухудшается. Таким образом, при выборе связующего для порошкового литья титанового сплава необходимо учитывать следующие три момента:

① Должна быть обеспечена высокая загрузка порошка, насколько это возможно, для повышения точности размеров изделий;

② Подаваемый материал должен иметь достаточную текучесть, чтобы обеспечить плавное заполнение всей полости во время инъекции;

③ Используемые связующие компоненты не вступают в реакцию с высокоактивными титановыми материалами, остаточного разложения и удаления не происходит.

На начальном этапе исследований большинство связующих, используемых при литье под давлением порошковых титановых сплавов, соответствовали системе связующих из других металлов. С углублением научных исследований появились новые вяжущие, такие как водорастворимые и на основе полиацеталей. В настоящее время связующие системы, широко используемые при литье под давлением титановых сплавов, представляют собой термопластичные клеи на основе воска, клеи на основе пластика и экологически безопасные клеи на водной основе.

Влияние содержания кислорода на механические свойства титановых сплавов

Заключение и перспективы

Дальнейшее расширение рынка применения порошкового литья под давлением титанового сплава сталкивается с двумя проблемами. Во-первых, сферический титановый порошок с относительно зрелой технологией литья под давлением имеет высокую стоимость, и его продукты трудно использовать в 3C и автомобильных областях в больших масштабах; Другим является отсутствие связующей системы, подходящей для литья под давлением порошка титанового сплава. Появление гидрированного дегидрированного порошка титана открыло рассвет снижения затрат. По сравнению со сферическим порошком титана его стоимость может быть снижена примерно на 20 процентов. Тем не менее, большинство связующих систем, используемых в титановых сплавах для литья под давлением, по-прежнему используются из других металлов, и характеристики материалов из титановых сплавов не были полностью учтены, поэтому процесс исследований и разработок когда-то был узким местом. Хотя связующая система из титанового сплава, независимо разработанная в Китае, прорвала техническую блокаду таких компаний, как BASF, ее исследования и разработки все еще находятся на стадии крупномасштабных проб и ошибок из-за отсутствия систематического теоретического руководства и процесса практичность все еще относительно медленная. Основываясь на статусе исследований связующей системы, автор выдвигает некоторые предложения по существующим проблемам порошкового литья под давлением из титанового сплава на данном этапе для справки исследователей в той же отрасли и совместно продвигает процесс индустриализации порошкового литья под давлением из титанового сплава. .

(1) Ввиду низкой точности размеров и плохой пластичности изделий из титанового сплава, полученных литьем под давлением из порошка связующего на основе воска, исследования по частичной замене компонентов PW на PEG могут быть дополнительно углублены. По сравнению с ПВ, ПЭГ обладает лучшей смачиваемостью и более низкой температурой разложения, что способствует повышению грузоподъемности сырья и снижению содержания примесей в обезжиренной заготовке, тем самым улучшая размерную точность и механические свойства изделий из титановых сплавов.

(2) Ввиду проблемы, заключающейся в том, что ПОМ, основной компонент связующего на основе пластика, легко вступает в реакцию с дешевым и высокоактивным гидрированным дегидрированным порошком титана, во-первых, для приготовления сырья можно использовать специальный атмосферный смеситель для титанового сплава. изолировать кислород и улучшить термическую устойчивость ПОМ к кислороду; Во-вторых, в исследованиях и разработках новой связующей системы на основе пластика продолжайте оптимизировать соотношение антиоксидантов для повышения стабильности корма.

(3) Ввиду проблемы, заключающейся в том, что сырец, на который наносится клей на водной основе, легко размягчается, во-первых, прочность сырца может быть улучшена путем добавления компонентов каркаса с низким содержанием кислорода или даже без кислорода; Во-вторых, мы можем продолжать углублять исследования молекулярной массы ПЭГ, влияющей на формуемость и сохранение формы корма на водной основе, и выбирать молекулярную массу ПЭГ в соответствии со сложностью формы инъекционных деталей.