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和专家学者交流钛合金材料民用化普及的优势与劣势

文字来源:澳门十大网上博网址人气:294发布时间:2019-05-13

钛的密度不到铁的57%左右,但具有强度高、耐高温、耐腐蚀的特性,被称为“海洋金属”、“太空金属”等,是国防先进装备和国民经济重要工程的重要和支撑材料。日前,由中国有色金属学会主办、南京工业大学等单位承办的第十七届全国钛及钛合金学术交流会在宁开幕。

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本次会议以“创新、发展、应用”为主题,对我国近年来钛科学与技术的最新发展、研究热点、发展重点等问题进行广泛和深入的交流和研讨,吸引来自中国有色金属学会、南京工业大学、宝钛集团、西北有色金属院、中国船舶重工集团等70余家单位,从事钛及钛合金冶金、材料、制造以及航空航天、海洋工程、石油化工、生物医疗等相关应用领域研究的6位院士及530余名专家学者。


“近年来,我国钛合金与工业得到了长足发展,已广泛应用于化工、航空、航天、舰船、核电、生物医疗等领域,是提高装备性能的关键材料,是现代国防建设的重要支撑材料和国民经济发展不可缺少的重要材料。”南京工业大学兼职教授、会议名誉主席周廉院士介绍说,甚至在日常用品领域也时常看到钛的身影,包括高端炊具、手机、奢侈品等。
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“2018年我国钛合金材产量为6万吨,占钢铁的0.006%,但是价格却是钢材的16.9倍。低产量和高单价是钛及钛合金应用面临的严峻问题。”南京工业大学材料学院副院长常辉教授认为,将钛合金材料制造成本降低50%以上,钛合金材料利用率提高到90%以上,将钛合金的用量提升5—10倍,达到30—60万吨/年是今后5—10年的奋斗目标。
在此过程中,如何降低工业纯及钛合金的制造加工成本是摆在所有中国钛从业人员面前的一道难题。
为了降低钛合金的成本,国外大力发展钛合金无切削、少切削的近净形工艺,粉末冶金技术就是这种近净形工艺之一。制造钛合金部件目前主要有3种方法:①传统的锻造材料加工;②铸造;⑧粉末冶金。用锻造进行材料加工,其材料性能优良,但浪费大,加工量大,成本高,且难获得形状复杂的产品;铸造可获得形状复杂的净形或近净形产品,成本较低,但铸造过程中材料的成分偏析、疏松、缩孑L等缺陷难以避免,材料性能较低。钛合金的粉末冶金技术则克服了这2种方法的缺点,同时兼有它们的优点。因而国内外科研者在粉末冶金技术制备钛合金上开展了很多工作。本文就近年来国外研究开发的几种制备高性能钛合金的粉末冶金技术及其应用状况做一简要的介绍。1新粉末冶金制备技术1.1金属注射成形(MlM)。

金属粉末注射成形(MIM)技术作为一种近净成形技术,可制备高质量、高精度的复杂零件,被认为是目前最有优势的成形技术之一。用MIM法制造钛及钛合金近净形零件,可大幅降低加工费用。据估计,目前全世界钛的MIM部件的生产量为每月3~5t。随着制备钛粉工艺的改进和粉末成本的降低-,钛合金注射成形件的生产量呈增长趋势。日本最早采用MIM技术生产Ti一4wt%Fe合金运动夹板。现在最大的钛粉末注射成形的生产厂是日本Injex,每月生产约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应用一。日本Hitachi metal Precision公司和Casio计算机公司制作的钛合金表壳在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。材料性能均优于同等条件下用常规粉末冶金工艺所制得的材料性能,完全达到了相同成分的熔炼锻造材料的水平。此外,日本一家公司用注射成形法制造形状复杂的钛铁合金零件,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的压力注射成形,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相比,耐磨性和耐冲击性均提高。且重量减轻45%。

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