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钛合金近净成形制备技术
钛及钛合金常被称为“太空金属”、“海洋金属”和“战略金属”,它具有密度小、比强度高、韧性好、热膨胀系数低、无磁性、耐腐蚀性和耐高温性能好等优点,是优异的结构和功能材料,已成为航空、航天飞行器等领域的关键结构材料,并在舰船、石油、化工、冶金、电力、生物医学等领域获得了越来越多的应用。但其过去制备技术较为单一,目前出现了一些新的近净成形制备技术,主要是:
1、增材制造(3D打印)技术
增材制造(3D打印)技术,是利用快速原型制造的基本原理,以金属粉末或丝材为原材料,通过高能激光束对金属原材料的逐层熔化堆积,直接由零件的CAD模型一步完成全致密、高性能、大型复杂金属零件的“近终成型”制造,是一种具有变革性意义的数字化、短周期、低成本、先进“近终成型”制造新技术。
增材制造技术作为一种新型的快速制造技术,有着广泛的应用前景,目前在航空、航天等领域部分零部件的制造已经使用到了该技术,特别是在大型复杂结构件的钛合金制造方面,制造周期短、成材率高、成本低,成本降低可达到50%。
2、EPS消失模壳型铸造技术
钛及钛合金精密铸造技术是一种先进的铸件生产方法,其中钛及钛合金EPS(Expanded Polystyrene)消失模壳型铸造技术,会降低钛及钛合金铸件的生产成本,简化工序,缩短生产周期。提高铸造精度、尺寸一致性、表面质量,改善制模的操作环境,使得铸造模拟更加易于实现,可以满足市场上对大型、薄壁、复杂、整体钛铸件的铸造要求,为钛铸件产业提供了更为广阔的市场前景。比如,大型薄壁精密铸造使钛铸件的性能接近锻件且成本降低约50%。
EPS消失模壳型铸造技术作为一种高效的铸造技术,无论从工艺流程、生产成本、产品质量等方面来看,都是一种具有很大优势的新型铸造技术,可以实现低成本制造。
3、金属粉末注射成型技术
金属粉末注射成型技术(MIM)是将注射成型工艺和粉末冶金结合的工艺,MIM作为一种近净成形技术,可以制造高品质、高精度的复杂零件,被认为是目前最具优势的成形技术之一。
利用金属粉末注射成型技术,可以制造复杂零件;制品的各部位致密化程度高,即使是固相烧结,相对密度可达95%以上,性能可与锻造材料相媲美;尺寸精度高,可以最大限度的制得最终形状的零件,且一般不需要后续的机加工和磨削,金属的利用率几乎可以达到100%,是降低钛合金零部件成本的一个重要途径。
近净成形等制备技术应用,钛合金成本有了较大幅度的降低,成本可以大为降低;同时其材料性同样能完全满足实际需要,这些将推动钛及钛合金的民用普及。