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鈦合金近凈成形制備技術(shù)
鈦及鈦合金常被稱為“太空金屬”、“海洋金屬”和“戰(zhàn)略金屬”,它具有密度小、比強(qiáng)度高、韌性好、熱膨脹系數(shù)低、無磁性、耐腐蝕性和耐高溫性能好等優(yōu)點(diǎn),是優(yōu)異的結(jié)構(gòu)和功能材料,已成為航空、航天飛行器等領(lǐng)域的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)材料,并在艦船、石油、化工、冶金、電力、生物醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域獲得了越來越多的應(yīng)用。但其過去制備技術(shù)較為單一,目前出現(xiàn)了一些新的近凈成形制備技術(shù),主要是:
1、增材制造(3D打印)技術(shù)
增材制造(3D打印)技術(shù),是利用快速原型制造的基本原理,以金屬粉末或絲材為原材料,通過高能激光束對金屬原材料的逐層熔化堆積,直接由零件的CAD模型一步完成全致密、高性能、大型復(fù)雜金屬零件的“近終成型”制造,是一種具有變革性意義的數(shù)字化、短周期、低成本、先進(jìn)“近終成型”制造新技術(shù)。
增材制造技術(shù)作為一種新型的快速制造技術(shù),有著廣泛的應(yīng)用前景,目前在航空、航天等領(lǐng)域部分零部件的制造已經(jīng)使用到了該技術(shù),特別是在大型復(fù)雜結(jié)構(gòu)件的鈦合金制造方面,制造周期短、成材率高、成本低,成本降低可達(dá)到50%。
2、EPS消失模殼型鑄造技術(shù)
鈦及鈦合金精密鑄造技術(shù)是一種先進(jìn)的鑄件生產(chǎn)方法,其中鈦及鈦合金EPS(Expanded Polystyrene)消失模殼型鑄造技術(shù),會降低鈦及鈦合金鑄件的生產(chǎn)成本,簡化工序,縮短生產(chǎn)周期。提高鑄造精度、尺寸一致性、表面質(zhì)量,改善制模的操作環(huán)境,使得鑄造模擬更加易于實(shí)現(xiàn),可以滿足市場上對大型、薄壁、復(fù)雜、整體鈦鑄件的鑄造要求,為鈦鑄件產(chǎn)業(yè)提供了更為廣闊的市場前景。比如,大型薄壁精密鑄造使鈦鑄件的性能接近鍛件且成本降低約50%。
EPS消失模殼型鑄造技術(shù)作為一種高效的鑄造技術(shù),無論從工藝流程、生產(chǎn)成本、產(chǎn)品質(zhì)量等方面來看,都是一種具有很大優(yōu)勢的新型鑄造技術(shù),可以實(shí)現(xiàn)低成本制造。
3、金屬粉末注射成型技術(shù)
金屬粉末注射成型技術(shù)(MIM)是將注射成型工藝和粉末冶金結(jié)合的工藝,MIM作為一種近凈成形技術(shù),可以制造高品質(zhì)、高精度的復(fù)雜零件,被認(rèn)為是目前最具優(yōu)勢的成形技術(shù)之一。
利用金屬粉末注射成型技術(shù),可以制造復(fù)雜零件;制品的各部位致密化程度高,即使是固相燒結(jié),相對密度可達(dá)95%以上,性能可與鍛造材料相媲美;尺寸精度高,可以最大限度的制得最終形狀的零件,且一般不需要后續(xù)的機(jī)加工和磨削,金屬的利用率幾乎可以達(dá)到100%,是降低鈦合金零部件成本的一個(gè)重要途徑。
近凈成形等制備技術(shù)應(yīng)用,鈦合金成本有了較大幅度的降低,成本可以大為降低;同時(shí)其材料性同樣能完全滿足實(shí)際需要,這些將推動鈦及鈦合金的民用普及。