Έρευνα για την κόλλα χύτευσης με έγχυση μετάλλων από κράμα τιτανίου

Το τιτάνιο και τα κράματα τιτανίου έχουν τα χαρακτηριστικά χαμηλού ειδικού βάρους, υψηλής ειδικής αντοχής, εξαιρετικής βιοσυμβατότητας και καλής αντοχής στη διάβρωση και έχουν μεγάλες δυνατότητες εφαρμογής στην αεροδιαστημική, τη βιοϊατρική, τη χημική, τη ναυπηγική, την αυτοκινητοβιομηχανία και άλλους τομείς. Η τεχνολογία χύτευσης με έγχυση κράματος τιτανίου (PIM) έχει βελτιώσει το ποσοστό χρήσης των υλικών, έχει πραγματοποιήσει τη μαζική και χαμηλού κόστους παρασκευή προϊόντων τιτανίου μικρού και μεσαίου μεγέθους με πολύπλοκα σχήματα και έχει προωθήσει σημαντικά την παραγωγή και εφαρμογή τιτανίου και κράματος τιτανίου προϊόντα. Προς το παρόν, υπάρχουν πολύ περιορισμένες αναφορές για το σύστημα συνδετικού κράματος τιτανίου για χύτευση με έγχυση σκόνης και η ανάπτυξη νέου συστήματος συνδετικού κράματος τιτανίου για χύτευση με έγχυση σκόνης βρίσκεται σε αδιέξοδο. Σε αυτό το έγγραφο, αναλύεται και συνοψίζεται η ερευνητική κατάσταση διαφορετικών συστημάτων συνδετικών για χύτευση με έγχυση σκόνης κράματος τιτανίου.

1, Σύντομη εισαγωγή της τεχνολογίας χύτευσης με έγχυση σκόνης

Η τεχνολογία χύτευσης με έγχυση σκόνης αναπτύχθηκε με βάση την τεχνολογία μεταλλουργίας σκόνης. Σε συνδυασμό με την τεχνολογία έγχυσης πλαστικού, πραγματοποιεί το ποσοστό χρήσης των πρώτων υλών σχεδόν 100 τοις εκατό. Είναι μια τεχνολογία σχεδόν δίχτυ διαμόρφωσης. Η γενική διαδικασία λειτουργίας είναι η εξής: πρώτα, η παρασκευασμένη σκόνη και το συνδετικό αναμειγνύονται και κοκκοποιούνται για να παρασκευαστεί η κοκκώδης τροφοδοσία και στη συνέχεια η τροφοδοσία διαμορφώνεται σε ένα συγκεκριμένο σχήμα πράσινου προϊόντος στη μηχανή χύτευσης με έγχυση. Μετά την απολίπανση και τη σύντηξη, λαμβάνεται το προϊόν με τις απαιτούμενες ιδιότητες. Τα πλεονεκτήματα της χύτευσης με έγχυση σκόνης από κράμα τιτανίου είναι:

① Μπορεί να πραγματοποιήσει την προετοιμασία παρτίδας μικρών τμημάτων 3D πολύπλοκου σχήματος.

② Ομοιόμορφη σύνθεση, λεπτή δομή και εξαιρετικές μηχανικές ιδιότητες.

③ Είναι εύκολο να προσθέσετε συνθετικά στοιχεία για την προετοιμασία όλων των πρώτων υλών:

④ Είναι εύκολο να ελεγχθεί η μικροδομή του υλικού.

Στη διαδικασία χύτευσης με έγχυση σκόνης κράματος τιτανίου, ο σχεδιασμός του συνδετικού είναι ένας βασικός σύνδεσμος, ο οποίος παίζει σημαντικό ρόλο στην ομαλή έγχυση της σκόνης κράματος τιτανίου σε ρευστή κατάσταση κατά τη διάρκεια ολόκληρης της διαδικασίας χύτευσης με έγχυση και μπορεί να διατηρήσει το σχήμα μέχρι το στάδιο προ πυροσυσσωμάτωσης μετά το σχηματισμό της πράσινης μπίλιας. Ωστόσο, το προστιθέμενο συνδετικό έχει γίνει επίσης μία από τις πιθανές πηγές ρύπων Z σε ολόκληρη τη διαδικασία χύτευσης με έγχυση. Επιπλέον, η υψηλότερη περιεκτικότητα σε συνδετικό υλικό θα μειώσει το φορτίο σκόνης, το οποίο όχι μόνο θα οδηγήσει στην πτώση του πεδίου σχήματος του πράσινου σώματος μετά από απογύμνωση, παραμόρφωση, ρωγμές και άλλα ελαττώματα, αλλά επίσης θα αυξήσει τη συρρίκνωση της πυροσυσσωμάτωσης, μειώνοντας σοβαρά την ακρίβεια μεγέθους του προϊόντος ; Αν και το συνδετικό με χαμηλή περιεκτικότητα μπορεί να εξασφαλίσει υψηλή φόρτωση σκόνης, είναι δύσκολο να προετοιμαστεί μια τροφοδοσία με καλή ρευστότητα και να ολοκληρωθεί ομαλά η έγχυση. Η διασφάλιση της ισορροπίας μεταξύ της περιεκτικότητας του συνδετικού υλικού και της φόρτωσης της σκόνης αυξάνει σημαντικά τη δυσκολία στη διαδικασία έρευνας του συνδετικού υλικού. έτσι μπορεί να φανεί. Αν και το συνδετικό δεν καθορίζει την τελική σύνθεση Ζ των συντηγμένων προϊόντων, η επιλογή και η χρήση του θα επηρεάσει άμεσα τις επακόλουθες διαδικασίες απολίπανσης, πυροσυσσωμάτωσης και άλλες διαδικασίες, επηρεάζοντας έτσι την ποιότητα του προϊόντος. Επομένως, στο ερευνητικό έργο της τεχνολογίας κράματος τιτανίου χύτευσης με έγχυση σκόνης, η εστίαση στην τεχνολογία συνδετικού υλικού είναι επίσης το κλειδί του προβλήματος. Σε αυτή την εργασία, εισάγεται η ερευνητική κατάσταση διαφορετικών συστημάτων συνδετικών για χύτευση με έγχυση σκόνης κράματος τιτανίου και προτείνονται τα μέτρα βελτίωσης για τα υπάρχοντα προβλήματα.

Μερικά από αυτά είναι προϊόντα χύτευσης με έγχυση μετάλλου σε σκόνη από κράμα τιτανίου που παράγονται με ακρίβεια zhongwei

(α) Εξαρτήματα μηχανικής εφαρμογής που προετοιμάζονται από τη γερμανική TJet: (β) Βιοϊατρικά μέρη που παρασκευάζονται από τη γερμανική TJet: (γ) T{0}}A-7Βίδες οστών από κράμα Nb: (δ) Τεχνητοί ραβδώσεις CP Ti: ( ε) Σκελετοί γυαλιών από κράμα τιτανίου. (στ) Θήκη ρολογιού Ti-6AI-4V

2, Κάποια ερευνητική πρόοδος

Το μέταλλο τιτάνιο έχει υψηλή δραστηριότητα και είναι επιρρεπές σε ενανθράκωση, αμμωνία και οξείδωση όταν η θερμοκρασία είναι κοντά στους 400C. Δημιουργούνται ακαθαρσίες όπως καρβίδιο τιτανίου, αμμωνιακό τιτάνιο και οξείδιο του τιτανίου, γεγονός που μειώνει τη σχετική πυκνότητα της πυροσυσσωμάτωσης και επιδεινώνει τις μηχανικές ιδιότητες των υλικών. Μεταξύ των ακαθαρσιών όπως ο άνθρακας, το υδρογόνο, το οξυγόνο και το άζωτο, είναι συνήθως πιο δύσκολο να ελεγχθεί η περιεκτικότητα σε οξυγόνο από άλλες ακαθαρσίες. Η επίδραση της περιεκτικότητας σε οξυγόνο (κλάσμα μάζας) στις μηχανικές ιδιότητες του κράματος τιτανίου φαίνεται στο σχήμα. Με την αύξηση της περιεκτικότητας σε οξυγόνο, η αντοχή του κράματος τιτανίου αυξάνεται, αλλά η πλαστικότητα επιδεινώνεται σημαντικά. Επομένως, τα ακόλουθα τρία σημεία πρέπει να επιτευχθούν κατά την επιλογή του συνδετικού υλικού για χύτευση με έγχυση σκόνης από κράμα τιτανίου:

0 Προσπαθήστε να εξασφαλίσετε υψηλή φόρτωση σκόνης για να βελτιώσετε την ακρίβεια διαστάσεων των προϊόντων.

② Το υλικό τροφοδοσίας πρέπει να έχει επαρκή ρευστότητα ώστε να διασφαλίζεται ότι ολόκληρη η κοιλότητα μπορεί να γεμίσει ομαλά κατά τη διάρκεια της έγχυσης.

③ Τα συνδετικά συστατικά που χρησιμοποιούνται δεν αντιδρούν με πολύ ενεργά υλικά τιτανίου και δεν υπάρχει υπολειμματική αποσύνθεση και αφαίρεση.

Στο αρχικό στάδιο της έρευνας, τα περισσότερα από τα συνδετικά που χρησιμοποιούνται στη χύτευση με έγχυση από κράμα τιτανίου σε σκόνη ακολούθησαν το σύστημα συνδετικών άλλων μετάλλων. Με την εμβάθυνση της επιστημονικής έρευνας, εμφανίστηκαν νέα συνδετικά όπως υδατοδιαλυτά και συνδετικά με βάση την πολυακετάλη. Επί του παρόντος, τα συστήματα συνδετικού υλικού που χρησιμοποιούνται ευρέως στη χύτευση με έγχυση σκόνης κράματα τιτανίου είναι θερμοπλαστικά κόλλες με βάση το κερί, κόλλες με βάση το πλαστικό και φιλικές προς το περιβάλλον κόλλες με βάση το νερό.

Επίδραση της περιεκτικότητας σε οξυγόνο στις μηχανικές ιδιότητες των κραμάτων τιτανίου

3, Συμπέρασμα και προοπτική

Η περαιτέρω επέκταση της αγοράς εφαρμογών κράματος τιτανίου χύτευσης μετάλλων με έγχυση αντιμετωπίζει δύο προκλήσεις. Πρώτον, η σφαιρική σκόνη τιτανίου με σχετικά ώριμη τεχνολογία χύτευσης με έγχυση σκόνης έχει υψηλό κόστος και τα προϊόντα της είναι δύσκολο να χρησιμοποιηθούν σε 3C και αυτοκινητοβιομηχανίες σε μεγάλη κλίμακα. Το άλλο είναι η έλλειψη συστήματος συνδετικού κατάλληλου για χύτευση με έγχυση σκόνης από κράμα τιτανίου. Η εμφάνιση της υδρογονωμένης αφυδρογονωμένης σκόνης τιτανίου εγκαινίασε την αυγή της μείωσης του κόστους. Σε σύγκριση με τη σφαιρική σκόνη τιτανίου, το κόστος του μπορεί να μειωθεί σε περίπου 20 τοις εκατό. Ωστόσο, τα περισσότερα από τα συνδετικά συστήματα που χρησιμοποιούνται στη χύτευση με έγχυση σκόνης κράματα τιτανίου εξακολουθούν να χρησιμοποιούνται από άλλα μέταλλα και τα χαρακτηριστικά των υλικών από κράμα τιτανίου δεν έχουν ληφθεί πλήρως υπόψη, επομένως η διαδικασία έρευνας και ανάπτυξης ήταν κάποτε σε εμπόδιο. Αν και το σύστημα συνδετικού υλικού από κράμα τιτανίου που αναπτύχθηκε ανεξάρτητα στην Κίνα έχει σπάσει τον τεχνικό αποκλεισμό εταιρειών όπως η BASF, η έρευνα και η ανάπτυξή του βρίσκεται ακόμα στο στάδιο δοκιμής και λάθους μεγάλης κλίμακας λόγω της έλλειψης συστηματικής θεωρητικής καθοδήγησης και της διαδικασίας η πρακτικότητα είναι ακόμα σχετικά αργή. Με βάση την ερευνητική κατάσταση του συστήματος συνδετικού υλικού, ο συγγραφέας διατυπώνει ορισμένες προτάσεις σχετικά με τα υπάρχοντα προβλήματα χύτευσης με έγχυση σκόνης κράμα τιτανίου σε αυτό το στάδιο για αναφορά ερευνητών στην ίδια βιομηχανία και προωθεί από κοινού τη διαδικασία βιομηχανοποίησης του κράματος τιτανίου χύτευσης με έγχυση σκόνης .

(1) Λόγω της χαμηλής ακρίβειας διαστάσεων και της κακής πλαστικότητας των προϊόντων από κράμα τιτανίου χυτευμένων με έγχυση συνδετικών με σκόνη κεριού, η έρευνα για τη μερική αντικατάσταση των συστατικών PW από PEG μπορεί να εμβαθύνει περαιτέρω. Σε σύγκριση με το PW, το PEG έχει καλύτερο πορώδες και χαμηλότερη θερμοκρασία αποσύνθεσης, κάτι που είναι χρήσιμο για την αύξηση της ικανότητας φόρτωσης της τροφοδοσίας και τη μείωση της περιεκτικότητας σε ακαθαρσίες στο απολιπανμένο billet, βελτιώνοντας έτσι την ακρίβεια διαστάσεων και τις μηχανικές ιδιότητες των προϊόντων από κράμα τιτανίου.

(2) Λόγω του προβλήματος ότι το POM, το κύριο συστατικό του συνδετικού υλικού με βάση το πλαστικό, αντιδρά εύκολα με χαμηλού κόστους και υψηλής ενεργότητας υδρογονωμένη σκόνη αφυδρογονωμένου τιτανίου, πρώτα, μπορεί να χρησιμοποιηθεί ένας ειδικός αναμικτήρας ατμόσφαιρας για κράμα τιτανίου για την παρασκευή τροφής για την απομόνωση οξυγόνου και τη βελτίωση της θερμικής σταθερότητας του POM στο οξυγόνο. Δεύτερον, στην έρευνα και ανάπτυξη νέου συστήματος συνδετικού υλικού με βάση το πλαστικό. Συνεχίστε να βελτιστοποιείτε την αναλογία των αντιοξειδωτικών για να βελτιώσετε τη σταθερότητα της τροφής

(3) Προκειμένου να λυθεί το πρόβλημα ότι το πράσινο σώμα είναι εύκολο να μαλακώσει όταν εγχύεται το συνδετικό με βάση το νερό, μπορούν πρώτα να προστεθούν συστατικά σκελετού με χαμηλή περιεκτικότητα σε οξυγόνο ή ακόμη και χωρίς οξυγόνο. Βελτιώστε την αντοχή της πράσινης έγχυσης. Δεύτερον, μπορούμε να συνεχίσουμε να εμβαθύνουμε την έρευνα του μοριακού βάρους PEG σχετικά με τη μορφοποίηση και τη διατήρηση του σχήματος της τροφοδοσίας με βάση το νερό και να επιλέξουμε το μοριακό βάρος PEG σύμφωνα με την πολυπλοκότητα του σχήματος των εξαρτημάτων έγχυσης.