Nghiên cứu về chất kết dính đúc kim loại hợp kim Titan

Titan và hợp kim titan có các đặc điểm trọng lượng riêng thấp, độ bền riêng cao, tương hợp sinh học tuyệt vời và chống ăn mòn tốt, và có tiềm năng ứng dụng lớn trong hàng không vũ trụ, y sinh, hóa học, đóng tàu, ô tô và các lĩnh vực khác. Công nghệ đúc phun bột hợp kim titan (PIM) đã cải thiện tỷ lệ sử dụng vật liệu, tạo ra khối lượng và chi phí thấp chuẩn bị các sản phẩm titan vừa và nhỏ có hình dạng phức tạp, và thúc đẩy đáng kể việc sản xuất và ứng dụng titan và hợp kim titan Mỹ phẩm. Hiện tại, có rất ít báo cáo về hệ thống chất kết dính của hợp kim titan cho quá trình đúc phun bột, và việc phát triển hệ thống chất kết dính mới của hợp kim titan cho quá trình ép phun bột đang bị đình trệ. Trong bài báo này, tình hình nghiên cứu của các hệ thống chất kết dính khác nhau cho quá trình đúc phun bột hợp kim titan được phân tích và tóm tắt.

1, Giới thiệu sơ lược về công nghệ ép phun bột

Công nghệ ép phun bột được phát triển trên cơ sở công nghệ luyện kim bột. Kết hợp với công nghệ ép nhựa, nó tạo ra tỷ lệ sử dụng nguyên liệu thô lên tới gần 100%. Nó là một công nghệ hình thành lưới gần. Quy trình hoạt động chung như sau: đầu tiên, bột và chất kết dính đã chuẩn bị được trộn và tạo hạt để chuẩn bị thức ăn dạng hạt, sau đó thức ăn được đúc thành hình dạng sản phẩm cụ thể màu xanh lá cây trên máy ép phun. Sau khi tẩy dầu mỡ và nung kết, sản phẩm có các đặc tính cần thiết sẽ thu được. Ưu điểm của đúc phun bột hợp kim titan là:

① Nó có thể nhận ra việc chuẩn bị hàng loạt các bộ phận hình dạng phức tạp 3D nhỏ;

② Thành phần đồng nhất, cấu trúc tốt và các tính chất cơ học tuyệt vời;

③ Có thể dễ dàng thêm các nguyên tố tổng hợp để chuẩn bị tất cả các nguyên liệu:

④ Dễ dàng kiểm soát cấu trúc vi mô vật liệu.

Trong quá trình ép phun bột hợp kim titan, thiết kế của chất kết dính là một liên kết cốt lõi, đóng vai trò quan trọng trong việc cho phép bột hợp kim titan được bơm trơn tru ở trạng thái lỏng trong toàn bộ quá trình ép phun và có thể duy trì hình dạng cho đến khi giai đoạn nung kết sơ bộ sau khi phôi xanh được hình thành. Tuy nhiên, chất kết dính được thêm vào cũng trở thành một trong những nguồn có thể gây ô nhiễm Z trong toàn bộ quá trình ép phun. Ngoài ra, hàm lượng chất kết dính cao hơn sẽ làm giảm điện tích bột, điều này không chỉ dẫn đến sự suy giảm trường hình dạng của thân xanh sau khi tước, biến dạng, nứt và các khuyết tật khác, mà còn làm tăng độ co ngót khi thiêu kết, làm giảm nghiêm trọng độ chính xác của kích thước sản phẩm ; Mặc dù chất kết dính với hàm lượng thấp có thể đảm bảo lượng bột cao, nhưng rất khó để chuẩn bị thức ăn có độ lưu động tốt và hoàn thành quá trình tiêm một cách suôn sẻ. Đảm bảo sự cân bằng giữa hàm lượng chất kết dính và tải trọng bột làm tăng đáng kể khó khăn trong quá trình nghiên cứu chất kết dính. do đó nó có thể được nhìn thấy. Mặc dù chất kết dính không xác định thành phần Z cuối cùng của sản phẩm thiêu kết, việc lựa chọn và sử dụng chất kết dính sẽ ảnh hưởng trực tiếp đến quá trình tẩy dầu mỡ, thiêu kết và các quy trình khác, do đó ảnh hưởng đến chất lượng sản phẩm. Vì vậy, trong công tác nghiên cứu công nghệ hợp kim titan đúc phun bột, việc tập trung vào công nghệ chất kết dính cũng là mấu chốt của vấn đề. Trong bài báo này, tình trạng nghiên cứu của các hệ thống chất kết dính khác nhau cho quá trình đúc phun bột hợp kim titan được giới thiệu và các biện pháp cải thiện cho các vấn đề tồn tại được đề xuất.

Một số trong số đó là zhongweiprecut sản xuất các sản phẩm đúc kim loại bột hợp kim titan

(a) Các bộ phận ứng dụng kỹ thuật do TJet của Đức chế tạo: (b) Các bộ phận y sinh do TJet của Đức chế tạo: (c) T -6 A -7 Vít xương hợp kim Nb: (d) Kẹp bấm nhân tạo CP Ti: ( e) khung kính bằng hợp kim titan; (f) Hộp đựng đồng hồ Ti -6 AI -4 V

2, Một số tiến độ nghiên cứu

Kim loại titan có hoạt tính cao, dễ bị cacbon hóa, amoni hóa và oxi hóa khi nhiệt độ gần 400C. Các tạp chất như titan cacbua, titan amoni và oxit titan được tạo ra, làm giảm mật độ tương đối của quá trình thiêu kết và làm xấu đi các tính chất cơ học của vật liệu. Trong số các tạp chất như carbon, hydro, oxy và nitơ, thường khó kiểm soát hàm lượng oxy hơn các tạp chất khác. Ảnh hưởng của hàm lượng oxy (phần khối lượng) đến các tính chất cơ học của hợp kim titan được thể hiện trong hình. Với sự gia tăng của hàm lượng oxy, độ bền của hợp kim titan tăng lên, nhưng độ dẻo giảm đáng kể. Do đó, cần đạt được ba điểm sau khi chọn chất kết dính cho hợp kim titan đúc phun bột:

0 Cố gắng đảm bảo tải bột cao để cải thiện độ chính xác về kích thước của sản phẩm;

② Vật liệu cho ăn phải có đủ độ lưu động để đảm bảo rằng toàn bộ khoang có thể được lấp đầy trơn tru trong khi tiêm;

③ Các thành phần chất kết dính được sử dụng không phản ứng với vật liệu titan hoạt tính cao, và không có sự phân hủy và loại bỏ còn sót lại.

Ở giai đoạn nghiên cứu ban đầu, hầu hết các chất kết dính được sử dụng trong đúc phun hợp kim titan dạng bột đều tuân theo hệ thống chất kết dính của các kim loại khác. Với sự phát triển sâu rộng của nghiên cứu khoa học, các chất kết dính mới như chất kết dính hòa tan trong nước và polyacetal đã xuất hiện. Hiện tại, các hệ thống chất kết dính được sử dụng rộng rãi trong hợp kim titan đúc phun bột là chất kết dính gốc sáp nhiệt dẻo, chất kết dính gốc nhựa và chất kết dính gốc nước thân thiện với môi trường.

Ảnh hưởng của hàm lượng oxy đến tính chất cơ học của hợp kim titan

3, Kết luận và triển vọng

Việc mở rộng hơn nữa thị trường ứng dụng của hợp kim titan đúc phun kim loại phải đối mặt với hai thách thức. Thứ nhất, bột titan hình cầu với công nghệ ép phun bột tương đối thuần thục có giá thành cao và sản phẩm của nó khó sử dụng trong lĩnh vực 3C và ô tô trên quy mô lớn; Thứ hai là thiếu hệ thống chất kết dính thích hợp cho đúc phun bột hợp kim titan. Sự xuất hiện của bột titan dehydro hóa hydro hóa đã mở ra buổi bình minh của việc giảm chi phí. So với bột titan hình cầu, giá thành của nó có thể giảm xuống khoảng 20%. Tuy nhiên, hầu hết các hệ thống chất kết dính được sử dụng trong hợp kim titan đúc phun bột vẫn được sử dụng từ các kim loại khác, và các đặc tính của vật liệu hợp kim titan vẫn chưa được xem xét đầy đủ, do đó quá trình nghiên cứu và phát triển đã từng bị bế tắc. Mặc dù hệ thống chất kết dính hợp kim titan được phát triển độc lập ở Trung Quốc đã phá vỡ sự phong tỏa kỹ thuật của các công ty như BASF, nghiên cứu và phát triển của nó vẫn đang trong giai đoạn thử nghiệm và sai sót trên quy mô lớn do thiếu hướng dẫn lý thuyết có hệ thống và quá trình tính thực tiễn còn tương đối chậm. Trên cơ sở thực trạng nghiên cứu của hệ chất kết dính, tác giả đưa ra một số đề xuất về những vấn đề tồn tại của hợp kim titan đúc phun bột ở giai đoạn này để các nhà nghiên cứu cùng ngành tham khảo, đồng thời thúc đẩy quá trình công nghiệp hóa hợp kim titan đúc phun bột .

(1) Do độ chính xác về kích thước thấp và độ dẻo kém của các sản phẩm hợp kim titan đúc phun bột kết dính dựa trên sáp, nghiên cứu về việc thay thế một phần các thành phần PW bằng PEG có thể được đào sâu hơn. So với PW, PEG có độ xốp tốt hơn và nhiệt độ phân hủy thấp hơn, điều này giúp tăng khả năng chịu tải của thức ăn và giảm hàm lượng tạp chất trong phôi đã tẩy dầu mỡ, do đó cải thiện độ chính xác về kích thước và tính chất cơ học của các sản phẩm hợp kim titan.

(2) Theo quan điểm của vấn đề POM, thành phần chính của chất kết dính gốc nhựa, dễ phản ứng với bột titan khử hydro hóa hoạt tính cao và chi phí thấp, trước tiên, một máy trộn khí đặc biệt cho hợp kim titan có thể được sử dụng để chuẩn bị thức ăn chăn nuôi. để cô lập oxy và cải thiện độ ổn định oxy nhiệt của POM; Thứ hai, trong việc nghiên cứu và phát triển hệ thống chất kết dính mới dựa trên nhựa. Tiếp tục tối ưu hóa tỷ lệ chất chống oxy hóa để cải thiện độ ổn định của thức ăn chăn nuôi

(3) Để giải quyết vấn đề thân xanh dễ mềm khi tiêm chất kết dính gốc nước, trước hết, có thể thêm các thành phần tác nhân tạo xương ít oxy hoặc thậm chí không có oxy. Cải thiện sức mạnh của tiêm xanh; Thứ hai, chúng ta có thể tiếp tục nghiên cứu sâu hơn về trọng lượng phân tử PEG về khả năng tạo thành và duy trì hình dạng của thức ăn dạng nước, và lựa chọn trọng lượng phân tử PEG theo độ phức tạp về hình dạng của các bộ phận tiêm.