Verarbeitungsverfahren der Pulvermetallurgie der Titanlegierung

Datum:[2024/8/2]

Titan und seine Legierungen sind aufgrund ihrer geringen Dichte, hohen spezifischen Festigkeit, guten Biokompatibilität und Stabilität bei mittleren bis hohen Temperaturen sowie ausgezeichneten mechanischen Eigenschaften und Korrosionsbeständigkeit in der Luft- und Raumfahrt, Militär- und Schiffbauindustrie weit verbreitet. Die traditionelle Schmiedeverarbeitungstechnologie hat Vorteile bei der Herstellung von großen und einfach geformten Titanprofilen oder -produkten, aber es gibt Probleme wie geringe Ausbeute, große Ressourcenverschwendung und hohe Produktionskosten bei der Vorbereitung komplexer Strukturen und kleiner und mittlerer Titanprodukte. Pulvernahe Umformtechnik kann diesen technischen Defekt präzise ausgleichen. Durch den technischen Weg der Pulveraufbereitung und nahe der Endumformung können Titanlegierungsprodukte mit verschiedenen Skalen und strukturellen Eigenschaften in Chargen hergestellt oder kundenspezifisch angepasst werden. Diese kleinen und mittleren Produkte haben ein größeres Anwendungspotenzial und einen höheren Produktwert in den Bereichen Luft- und Raumfahrt, Militär, Medizin und ziviler Verbrauch und sind eine wichtige Richtung, um die kohlenstoffarme und umweltfreundliche Fertigungstransformation der Titanindustrie in Zukunft zu fördern.

1. Pressintern

Die Vereinigten Staaten forschen seit langem an der Herstellung von Titanlegierungsprodukten durch Pressen und Sintern von Titanpulver. Dynamet Technology hat sich der Herstellung von Titanpulver-Kompressionsformprodukten verschrieben, und einige seiner Produkte wurden in kleinem Maßstab angewendet. Das erste pulvermetallurgische Titanprodukt, das von dem Unternehmen produziert wurde, war die Ti-6Al-4V Legierung Vorform für die Kuppelschale der Raytheon Sidewinder Rakete. Später wurden auch pulvermetallurgische Ti-6Al-6V-2Sn Legierungsprodukte für die Stinger Raketenschutzschale hergestellt. Aufgrund seines bedeutenden Beitrags zu Titanprodukten ist Dynamet Technology der einzige Lieferant von Pulver-Titanlegierungsprodukten für Boeing geworden. Darüber hinaus produziert ADMA Products seit 1985 Titanteile aus Pulvermetallurgie, wobei einige Produkte in der Luft- und Raumfahrtindustrie verwendet werden. Das Nordwest-Nichteisenmetall-Forschungsinstitut in China verfügt über mehr als 30-jährige Erfahrung in der Forschung und Entwicklung von Titanpulver in der Nähe der Netzbildung, und die entwickelten porösen Titanprodukte wurden in der Chemie, Lebensmittel und anderen Bereichen angewendet.

2. Isostatischer Heißdruck

Das heiß isostatische Pressverfahren (HIP) wurde in den 1950er Jahren vom Battelle Institute in den USA erfunden. Diese Technologie ist eine Technik, die Inertgas als Druckmedium verwendet, um Produkte bei einer Temperatur von 850-2000 ℃ und einem Druck von 100-200 MPa zu komprimieren und zu sintern. Es ist derzeit das wichtigste Mittel zur vollständigen Verdichtung pulverförmiger Titan- und Titanlegierungsstrukturen. Die Produkte haben die Eigenschaften der einheitlichen Struktur, keine Textur und keine Trennung.

Die Entwicklung der heißen isostatischen Presstechnologie im Ausland begann in den 1850er Jahren. Bereits in den 1970er Jahren entwickelte das Russische Institut für Leichtmetalle als erstes weltweit eine Wasserstoffpumpenturbine aus Pulvertitan-Legierung mit komplexer Gesamtform, die im Wasserstoffsauerstoffmotor RD-0120 zum Einsatz kam. Die Vereinigten Staaten erreichten erstmals kommerzielle Anwendungen im Luft- und Raumfahrtbereich in den 1990er Jahren und expandierten allmählich auf die Luftfahrt- und Waffenfelder, wie PWs F110-Triebwerkspulstange, Tomahawk-Kreuzflugkörper F107-Triebwerkspulver, Seitenwind-Raketenabdeckung, F107-Kreuzflugkörper-Triebwerkspulver und Stiller-Luftabwehrraketen-Sprengkopf-Schale.

3. Pulverspritzguss

Metal Injection Molding (MIM)-Technologie kann Teile direkt mit oder nahe der Endform vorbereiten, wodurch die Bearbeitung vermieden oder reduziert wird und die Vorbereitungskosten deutlich gesenkt werden. Daher ist die Pulverspritzgusstechnologie eines der effektivsten technischen Mittel für die Massenproduktion von Titan- und Titanlegierungsapplikationskomponenten.

Die 3C-Produkte in der elektronischen Kommunikation, einschließlich Handys, Smart Wearables, Brillenrahmen und 5G-Signalkomponenten, sind die wichtigsten Anwendungsbereiche der Pulverspritzgusstechnologie und machen 84.2%. Gegenwärtig werden hauptsächlich eisenbasierte Materialien verwendet, und der Leichtbau und das Streben nach hoher Materialqualität sind die Hauptrichtungen für die zukünftige Entwicklung von 3C-Produkten. Titanlegierungen haben die Eigenschaften niedriger Dichte (nur die Hälfte der Dichte von eisenbasierten Materialien), hoher Festigkeit und Korrosionsbeständigkeit, die die Anforderungen an ein leichtes und hochwertiges Design zukünftiger Materialien erfüllen. Laut Statistiken erreichte die Marktgröße von Chinas Titan-Spritzgießindustrie 680 Millionen Yuan in 2020. Basierend auf den Investitionen auf der Nachfrageseite und dem Umsatzwachstum auf der Angebotsseite wird geschätzt, dass die Marktgröße bis 2026 2 Milliarden Yuan erreichen wird, mit einer jährlichen Wachstumsrate von 20,13%.

Anwendung von Pulverspritzguss Titanlegierung in der Unterhaltungselektronik: Huawei Uhr Titanlegierung Gehäuse, Apple Telefon Titanlegierung Rahmen

4. Additive Fertigung

Additive Manufacturing (AM) ist eine Umformtechnologie, die Punkte, Linien und Oberflächen Schicht für Schicht ansammelt. Es wird nicht von der Komplexität der Teile beeinflusst und kann automatisch, schnell und genau das Design und die Herstellung komplexer Teile abschließen. Verglichen mit traditionellen Fertigungstechniken hat die additive Fertigung einzigartige Vorteile in Bezug auf Designfreiheit, komplexe Teileformung und Materialnutzung, was sie zu einer vielversprechenden Fertigungstechnologie für Titanlegierungen macht. Laut SmarTech-Analyse erreichte der globale Metall-3D-Druckmarkt $3,3 Milliarden im 2019, einschließlich 3D-Druckausrüstung, Materialien und Dienstleistungen, und wird voraussichtlich $11 Milliarden um 2024 erreichen, wobei Titanlegierung das wichtigste Druckmetall ist.

Luft- und Raumfahrt und militärische Verteidigung sind die größten Benutzer der additiven Titanherstellung, die erfolgreich für die direkte Umformung von kleinen Präzisionskomponenten für Luft- und Raumfahrtmotoren und großen komplexen Komponenten für die Luftfahrt verwendet wurde, wie Schlüsselkomponenten für Luft- und Raumfahrtausrüstungen wie Weltraumstartsysteme, Flugzeugflügel, integrierte Steuerflächen und Türen, Triebwerksblätter usw.

Anwendung der additiven Fertigung Titanlegierung im Luftfahrtbereich: Triebwerkspritzeinspritzer, Militärflugzeuge Titanlegierungsrahmen

Als Grundrohstoff für die Pulvermetallurgie in der Nähe des endgültigen Umformprozesses oben erwähnt, sind die Kosten und die Qualität des Pulvers die wichtigsten Faktoren, die den Preis und die Leistung von Pulvermetallurgieprodukten beeinflussen.
Shenzhen Yujiaxin Technology Co., Ltd. führt die Zukunft mit innovativer Technologie an und entwickelt unabhängig von der Titanlegierung Metall Spritzguss Verarbeitungstechnologie. Dieser Prozess ist exquisit und effizient und in der Lage, komplexe Medizingeräteteile, medizinische Implantate und wichtige Luftfahrtkomponenten präzise herzustellen. Durch das präzise Mischen von Pulver und Bindemittel aus Titanlegierung, das Einspritzen in Formen zum Formen und dann feine Schritte wie Entfetten und Sintern durchlaufen, gewährleistet das Produkt eine ausgezeichnete Biokompatibilität, mechanische Eigenschaften und Genauigkeit. Yujia Xin bietet hochpräzise und hochzuverlässige Komponentenlösungen für Medizin, Luftfahrt und andere Bereiche mit ausgezeichneter Qualität.