Progressi della ricerca del sistema legante in lega di titanio nello stampaggio ad iniezione di leghe di titanio

Progressi della ricerca del sistema legante in lega di titanio nello stampaggio ad iniezione di leghe di titanio

Breve introduzione alla tecnologia di stampaggio ad iniezione di polvere

La tecnologia di stampaggio ad iniezione delle polveri è sviluppata sulla base della tecnologia della metallurgia delle polveri. Combinato con la tecnologia di iniezione della plastica, realizza un tasso di utilizzo delle materie prime di quasi il 100 percento. È una tecnologia di formazione quasi netta. Il processo operativo generale è il seguente: in primo luogo, la polvere e il legante preparati vengono miscelati e granulati per preparare un mangime granulare, quindi il mangime viene modellato in un prodotto verde di una forma specifica su una macchina per lo stampaggio a iniezione, quindi il prodotto con il le prestazioni richieste si ottengono mediante sgrassaggio e sinterizzazione. I vantaggi dello stampaggio ad iniezione di polvere in lega di titanio sono:

① Può realizzare la preparazione in batch di piccole parti di forma complessa 3D;

② Composizione uniforme, struttura fine ed eccellenti proprietà meccaniche;

③ È facile aggiungere elementi di lega per preparare i materiali richiesti;

④ È facile controllare la microstruttura del materiale.

Nel processo di stampaggio a iniezione della polvere di lega di titanio, il design del legante è un collegamento centrale, che è responsabile del fatto che la polvere di lega di titanio completi senza problemi l'iniezione in uno stato fluido nell'intero processo di stampaggio a iniezione e può mantenere la forma fino a quando la fase di presinterizzazione dopo la formazione della billetta verde. Tuttavia, il legante aggiunto è diventato anche una delle fonti più probabili di inquinanti nell'intero processo di stampaggio a iniezione. Inoltre, un contenuto più elevato di legante ridurrà il carico di polvere, che non solo porterà al collasso della forma del corpo dopo lo sgrassaggio, la deformazione, la fessurazione e altri difetti, ma aumenterà anche il ritiro della sinterizzazione, riducendo seriamente l'accuratezza delle dimensioni del prodotto; Sebbene il legante a basso contenuto possa garantire un elevato carico di polvere, è difficile preparare un'alimentazione con una buona fluidità e completare l'iniezione senza intoppi. Garantire l'equilibrio tra il contenuto di legante e il carico di polvere aumenta notevolmente la difficoltà nel processo di ricerca del legante. Si può notare che, sebbene la composizione finale dei prodotti sinterizzati non sia determinata dal legante, la sua selezione e il suo utilizzo influiranno direttamente sul successivo sgrassaggio, sinterizzazione e altri processi, influendo così sulla qualità del prodotto. Pertanto, nel lavoro di ricerca sulla tecnologia della lega di titanio per stampaggio a iniezione di polvere, l'attenzione è concentrata sulla tecnologia del legante e viene colto il problema chiave. In questo lavoro viene presentato lo stato di ricerca di diversi sistemi leganti per lo stampaggio ad iniezione di polvere di leghe di titanio e vengono proposte le misure di miglioramento per i problemi esistenti.

Qinhuangdao Zhongzhong produce prodotti in lega di titanio per stampaggio a iniezione di polvere per parti di precisione: (a) parti per applicazioni ingegneristiche preparate dalla società tedesca TiJet; (b) la società tedesca TiJet prepara parti biomediche; (c) viti ossee in lega Ti ❑ 6Al ❑ 7Nb; (d) staffa artificiale CP Ti; (e) montatura per occhiali in lega di titanio; (f) Ti ｜ 6Al ｜ 4V caso reale

La montatura per occhiali in lega di titanio cinese è progettata e prodotta da Zhongwei

Alcuni progressi della ricerca

Il metallo di titanio ha un'elevata attività. Quando la temperatura è prossima ai 400 gradi, è facile carbonizzare, nitrurare e ossidare, formando impurità come carburo di titanio, nitruro di titanio e ossido di titanio, che riduce la densità relativa di sinterizzazione e peggiora le proprietà meccaniche dei materiali. Tra le impurità come carbonio, idrogeno, ossigeno e azoto, è solitamente più difficile controllare il contenuto di ossigeno rispetto ad altre impurità. Nella figura è mostrata l'influenza del contenuto di ossigeno (frazione di massa) sulle proprietà meccaniche delle leghe di titanio. Con l'aumento del contenuto di ossigeno, la resistenza delle leghe di titanio aumenta, ma la plasticità si deteriora in modo significativo. Pertanto, i seguenti tre punti dovrebbero essere raggiunti quando si seleziona il legante per la lega di titanio per stampaggio a iniezione di polvere:

① Per quanto possibile deve essere garantito un elevato carico di polvere per migliorare la precisione dimensionale dei prodotti;

② Il materiale di alimentazione dovrebbe avere una fluidità sufficiente per garantire che l'intera cavità possa essere riempita senza problemi durante l'iniezione;

③ I componenti del legante utilizzati non reagiscono con i materiali in titanio altamente attivi e non vi è decomposizione e rimozione residua.

Nella fase iniziale della ricerca, la maggior parte dei leganti utilizzati nello stampaggio a iniezione di leghe di titanio in polvere ha seguito il sistema di leganti di altri metalli. Con l'approfondimento della ricerca scientifica, sono comparsi nuovi leganti come i leganti idrosolubili e a base di poliacetale. Attualmente, i sistemi leganti ampiamente utilizzati nello stampaggio a iniezione di leghe di titanio in polvere sono adesivi a base di cera termoplastica, adesivi a base di plastica e adesivi a base d'acqua rispettosi dell'ambiente.

Effetto del contenuto di ossigeno sulle proprietà meccaniche delle leghe di titanio

Conclusione e prospettiva

L'ulteriore espansione del mercato delle applicazioni della lega di titanio per stampaggio a iniezione di polvere deve affrontare due sfide. In primo luogo, la polvere sferica di titanio con tecnologia di stampaggio a iniezione di polvere relativamente matura ha costi elevati e i suoi prodotti sono difficili da utilizzare nei settori 3C e automobilistico su larga scala; L'altro è la mancanza di un sistema legante adatto allo stampaggio ad iniezione di polvere di leghe di titanio. L'emergere della polvere di titanio deidrogenato idrogenato ha inaugurato l'alba della riduzione dei costi. Rispetto alla polvere sferica di titanio, il suo costo può essere ridotto a circa il 20 percento. Tuttavia, la maggior parte dei sistemi leganti utilizzati nello stampaggio a iniezione di polvere leghe di titanio sono ancora utilizzati da altri metalli e le caratteristiche dei materiali in lega di titanio non sono state completamente considerate, quindi il processo di ricerca e sviluppo era una volta in un collo di bottiglia. Sebbene il sistema di leganti in lega di titanio sviluppato in modo indipendente in Cina abbia rotto il blocco tecnico di aziende come BASF, la sua ricerca e sviluppo è ancora nella fase di prove ed errori su larga scala a causa della mancanza di una guida teorica sistematica e del processo di la praticità è ancora relativamente lenta. Sulla base dello stato di ricerca del sistema legante, l'autore propone alcuni suggerimenti sui problemi esistenti della lega di titanio per stampaggio ad iniezione di polvere in questa fase per il riferimento di ricercatori nello stesso settore e promuove congiuntamente il processo di industrializzazione della lega di titanio per stampaggio ad iniezione di polvere .

(1) In considerazione della bassa precisione dimensionale e della scarsa plasticità dei prodotti in lega di titanio stampati ad iniezione in polvere legante a base di cera, la ricerca sulla sostituzione parziale dei componenti PW con PEG può essere ulteriormente approfondita. Rispetto al PW, il PEG ha una migliore bagnabilità e una temperatura di decomposizione inferiore, che aiuta ad aumentare la capacità di carico del mangime e ridurre il contenuto di impurità nella billetta sgrassata, migliorando così la precisione dimensionale e le proprietà meccaniche dei prodotti in lega di titanio.

(2) In considerazione del problema che il POM, il componente principale del legante a base plastica, è facile da reagire con polvere di titanio deidrogenato idrogenato a basso costo e altamente attivo, in primo luogo, è possibile utilizzare uno speciale miscelatore di atmosfera per la lega di titanio per preparare l'alimentazione isolare l'ossigeno e migliorare la stabilità termica dell'ossigeno del POM; In secondo luogo, nella ricerca e sviluppo di un nuovo sistema legante a base di plastica, continuare a ottimizzare il rapporto di antiossidanti per migliorare la stabilità del mangime.

(3) In considerazione del problema che il corpo verde iniettato con adesivo a base d'acqua è facile da ammorbidire, in primo luogo, la forza del corpo verde può essere migliorata aggiungendo componenti di agenti scheletrici a basso contenuto di ossigeno o addirittura privi di ossigeno; In secondo luogo, possiamo continuare ad approfondire la ricerca del peso molecolare del PEG sulla formabilità e il mantenimento della forma dei mangimi a base d'acqua e selezionare il peso molecolare del PEG in base alla complessità della forma delle parti di iniezione.