钛及钛合金由于密度低、比强度高、屈强比高、良好的塑耐性、耐腐蚀性好等长处,在军工、民用等范畴具有宽广的使用前景,其功能及制造技能水平直接影响到这些范畴的展开和水平的进步。扩大钛合金市场的瓶颈是钛的提取、熔炼、机加工很难,然后导致出产本钱高。钛锭的出产本钱约为同重钢锭的30倍、铝锭的6倍,其间从矿石到镁复原制取海绵钛的本钱约为制取同重铁的20倍。现在,每吨工业纯钛的本钱约为7.5~10$/kg,而航空航天用钛合金的出产本钱更是高达40$/kg_。
因而下降本钱主要是下降工业纯钛出产本钱和钛及钛合金的制造加工本钱。为了下降钛合金的本钱,国外大力展开钛合金无切削、少切削的近净形工艺,粉末冶金技能就是这种近净形工艺之一。制造钛合金部件现在主要有3种方法:①传统的铸造资料加工;②铸造;⑧粉末冶金。用铸造进行资料加工,其资料功能优 秀,但浪费大,加工量大,本钱高,且难获得形状杂乱的产品;铸造可获得形状杂乱的净形或近净形产品,本钱较低,但铸造过程中资料的成分偏析、疏松、缩孑L等缺陷难以避免,资料功能较低。钛合金的粉末冶金技能则克服了这2种方法的缺陷,同时兼有它们的长处。因而国内外科研者在粉末冶金技能制备钛合金上展开了很多工作。本文就近年来国外研讨开发的几种制备高功能钛合金的粉末冶金技能及其使用状况做一扼要的介绍。1新粉末冶金制备技能1.1金属打针成形(MlM)
金属粉末打针成形(MIM)技能作为一种近净成形技能,可制备高质量、高精度的杂乱零件,被认为是现在最有优势的成形技能之一。用MIM法制造钛及钛合金近净形零件,可大幅下降加工费用。据估计,现在全世界钛的MIM部件的出产量为每月3~5t。跟着制备钛粉工艺的改善和粉末本钱的下降-,钛合金打针成形件的出产量呈增长趋势。日本最早采用MIM技能出产Ti一4wt%Fe合金运动夹板。现在最 大的钛粉末打针成形的出产厂是日本Injex,每月出产约2~3t。钛的MIM产品已在高尔夫球头、自动汽车、医疗器械、牙科植入体及表壳表带等方面获得使用一。日本Hitachi metal Precision公司和Casio计算机公司制造的钛合金表壳在1999年国际粉末冶金会议上获得MIM优胜奖,此表在水深200m仍能正常运转。日本一些大学采用住友Sitix气雾化球形钛粉,由MIM法制取了Ti一6Al一4V、Ti一12Mo、Ti一5Co合金等。资料功能均优于同等条件下用惯例粉末冶金工艺所制得的资料功能,完全达到了相同成分的熔炼铸造资料的水平。此外,日本一家公司用打针成形法制造形状杂乱的钛铁合金零件,如田径跑鞋的鞋底钉子。该方法将钛铁合金(Ti一5wt%Fe)粉末和有机粘结剂混合,以196MPa的压力打针成形,在550度脱脂后,再在1000- 1400度,1.33×1O Pa条件下进行真空烧结。这样制成的钛铁合金鞋钉与钼合金鞋钉比较,耐磨性和耐冲击性均进步。且重量减轻45%。
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