新粉末冶金制備技術

新粉末冶金制備技術


金屬注射成形（MLM）



金屬粉末注射成形（MIM）技術作爲一種近淨成形技術，可制備高質量、高精度的複雜零件，被認爲是目前最有優勢的成形技術之一。用MIM法制造钛及钛合金近淨形零件，可大幅降低加工費用。據估計，目前全世界钛的MIM部件的生産量爲每月3～5T。隨著制備钛粉工藝的改進和粉末成本的降低－，钛合金注射成形件的生産量呈增長趨勢。



日本最早采用MIM技術生産TI一4WT％FE合金運動夾板。現在最大的钛粉末注射成形的生産廠是日本INJEX，每月生産約2～3T。钛的MIM産品已在高爾夫球頭、自動汽車、醫療器械、牙科植入體及表殼表帶等方面獲得應用一。日本HITACHIMETALRECISION公司和CASIO計算機公司制作的钛合金表殼在1999年國際粉末冶金會議上獲得MIM優勝獎，此表在水深200M仍能正常運轉。1997年日本太平洋金屬有限公司采用住友SITIX氣霧法制得的球形钛粉，平均粒徑23。8M，采用4O聚丙烯＋6O石蠟粘結劑，經1443K燒結1。5H得到MIM钛材，材料中間隙元素含量及力學性能如表1表1日本太平洋金屬有限公司MIM钛件性能間隙元素含量WT％力學性能OCNσ0。2MPAσBMPAδ％0。2260。040。001736050419日本一些大學采用住友SITIX氣霧化球形钛粉，由MIM法制取了TI一6AL一4V、TI一12MO、TI一5CO合金等。材料性能均優于同等條件下用常規粉末冶金工藝所制得的材料性能，完全達到了相同成分的熔煉鍛造材料的水平。此外，日本一家公司用注射成形法制造形狀複雜的钛塑膠板鐵合金零件，如田徑跑鞋的鞋底釘子。該方法將钛鐵合金（TI一5WT％FE）粉末和有機粘結劑混合，以196MPA的壓力注射成形，在550。C脫脂後，再在1000－1400。C，1。33×1O帕斯卡條件下進行真空燒結。這樣制成的钛鐵合金鞋釘與钼合金鞋釘相比，耐磨性和耐沖擊性均提高。且重量減輕45％。汽車噴油嘴形狀複雜，尺寸小，用注射成形技術（MIM）研制的TI？AL金屬間化合物和TI一7。6A1？2。6CR合金噴油嘴，具有耐高溫、耐磨損、質量輕等優良性能，其尺寸精度也達到了使用要求。



激光成形技術



激光成形法是一種將高功率激光塗覆技術同先進的快速原型複制法相結合以直接制造複雜三維零部件的激光定向金屬沈積加工工藝。激光成形工藝具有高精密、高質量、非接觸性、潔淨無汙染、無噪音、材料消耗少、參數精密控制和高度自動化等特性壓鑄，可以制造充分致密和高度完整的金焊條屬零部件而不需要像鑄造、熱等靜壓或低熔點合金的反滲透這樣一些中間工藝步驟，因此特別適合于金屬化合物等脆性合金的成形與加工。



美國AEROMET公司開發的激光成形工藝，是把钛合金粉沈積到基體上預先鑄鋁成形，再加工成精密件。該公司用激光成形技術生産的F一22飛機支架、F／A廢五金回收一18E／F飛機機翼連接板的翼根加強筋，以及起落連杆件3種部件可滿足飛機性能的要求。他們用的材料都是TI一6A1？4Y合金。用鑄造和鍛造技術制造這些飛機零部件的材料利用率低于5，交貨時間長達1～2年。利用激光成形法則可以克服這些缺點。目前已用該技術制造出了TI一6A1？4V、TI一5A1？2。5SN、TI一6AL一2SN一4ZR一2MO一0。1SI和TI一6A1？2SN一2ZR一2CR一2MO一025SI等合金鋁合金壓鑄。



最近，美國坩埚公司利用大功率CO的激光設備，將氣霧化法制備的TI一47AL一2CR一2NB合金粉末喂入激光束聚焦點，通過計算機三維圖形控制制備了尺寸爲200×150×32MM的R－TIAL合金板材。利用激光成形技術，板的成分與原始粉末的成分相近，在制造過程中不會失去鋁和吸收氧氣。産品的顯微組織爲完全的片狀組織，片團大小爲18O～600UM（平均尺寸爲400UM），片間距約爲0。5UM，其力學性能如表2（略）。激光成形法制備的TI一6A1？4V合金的力學性能如表3（略），其疲勞性能介于鑄造與鍛造之間。選擇性激光燒結技術作爲激光成形技術中發展最迅速的技術之一，目前得到了廣泛的發展。它原則上適合于任何可以與激光發生相互作用的粉末材料，尤其是金屬粉末。日本大阪大學采用選擇性激光燒結技術制備醫用钛牙冠件，取得了很好的效果。它是以ND：YAG激光器爲能量源（平均功率爲50W），原材料爲球形钛粉。粗钛粉激光燒結件的相對密度爲84％，抗拉強度爲70MPA。而細小的球形钛粉（粒度爲25UM）的激光燒結件，其相對密度達到93％。抗拉強度是150MPA。