Tiến độ nghiên cứu hệ chất kết dính hợp kim titan trong đúc phun hợp kim titan

Tiến độ nghiên cứu hệ chất kết dính hợp kim titan trong đúc phun hợp kim titan

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 vận hành 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 sản phẩm có màu xanh lá cây có hình dạng cụ thể trên máy ép phun, và sau đó là sản phẩm với hiệu suất cần thiết thu được thông qua tẩy dầu mỡ và thiêu kết. 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 hợp kim để chuẩn bị các nguyên liệu cần thiết;

④ Dễ dàng kiểm soát cấu trúc vi vật liệu.

Trong quá trình ép phun bột hợp kim titan, thiết kế của chất kết dính là một liên kết cốt lõi, có nhiệm vụ làm cho bột hợp kim titan hoàn thành quá trình phun 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 đã trở thành một trong những nguồn có khả năng gây ô nhiễm cao nhất trong toàn bộ quá trình ép phun. Ngoài ra, hàm lượng chất kết dính cao hơn sẽ làm giảm tải bột, không chỉ dẫn đến sự sụp đổ hình dạng của cơ thể sau khi tẩy dầu mỡ, biến dạng, nứt và các khuyết tật khác, mà còn làm tăng độ co ngót khi nung 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. Có thể thấy rằng mặc dù thành phần cuối cùng của sản phẩm thiêu kết không được xác định bởi chất kết dính, nhưng việc lựa chọn và sử dụng nó 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, trọng tâm là công nghệ chất kết dính, và nắm bắt được vấn đề mấu chốt. 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.

Qinhuangdao Zhongzhong sản xuất các sản phẩm hợp kim titan đúc phun bột cho các bộ phận chính xác: (a) các bộ phận ứng dụng kỹ thuật do Công ty TiJet của Đức chế tạo; (b) Công ty TiJet của Đức chuẩn bị các bộ phận y sinh; (c) Vít xương hợp kim Ti ❑ 6Al ❑ 7Nb; (d) stapes nhân tạo CP Ti; (e) Khung kính hợp kim titan; (f) Trường hợp thực Ti ｜ 6Al ｜ 4V

Gọng kính hợp kim titan Trung Quốc được thiết kế và sản xuất bởi Zhongwei

Một số tiến độ nghiên cứu

Titan kim loại có hoạt tính cao. Khi nhiệt độ gần 400 độ, dễ dàng cacbon hóa, nitrua hóa và oxy hóa, tạo thành các tạp chất như titan cacbua, titan nitrua và oxit titan, làm giảm tỷ trọng tương đối của quá trình thiêu kết và làm xấu 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 đi đáng kể. Do đó, cần đạt được ba điểm sau khi chọn chất kết dính cho hợp kim titan đúc phun bột:

① Phải đảm bảo lượng bột cao nhất có thể 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

Kết luận và triển vọng

Việc mở rộng hơn nữa thị trường ứng dụng của hợp kim titan đúc phun bột 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 về 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 khả năng thấm ướt tốt hơn và nhiệt độ phân hủy thấp hơn, 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 cơ tính 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 nhựa mới, tiếp tục tối ưu hóa tỷ lệ chất chống oxy hóa để cải thiện độ ổn định của thức ăn chăn nuôi.

(3) Về vấn đề thân xanh được tiêm chất kết dính gốc nước dễ bị mềm, thứ nhất, sức bền của thân xanh có thể được cải thiện bằng cách bổ sung các thành phần tác nhân tạo xương ít oxy hoặc thậm chí không có oxy; 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.