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粉末冶金工业:钛及钛合金粉末近净成形技术研究进展

2023-03-23
摘要:本文将分别从球形钛及钛合金粉末制备、粉末近净成形两个环节,总结钛及钛合金粉末近净成形技术的研究进展,明确粉末钛合金近净成形技术及其制品的优势。最后分析了钛合金粉末近净成形技术及其过程中存在的主要问题与解决措施,并展望了其未来可能的发展趋势。

  【作 者】黄晓刚;何勇;王健;曹夕浩;梁祖磊;陈小龙

  钛及钛合金是一种重要的金属结构材料,具有比强度高、无磁性、耐腐蚀、耐高温和透声性能佳等优良特性,被广泛应用于医疗器械、航空航天、海洋船舶以及国防科技与武器装备领域,对武器装备寿命延长、轻量化改进等有重要贡献[1-3],具体作用体现在以下几方面[4]:(1)降低飞行器的结构质量系数;(2)提升舰艇的寿命和安全性;(3)提升航空发动机的推重比;(4)提升声纳装备的搜索、发现等应用能力。

  本文将分别从球形钛及钛合金粉末制备、粉末近净成形两个环节,总结钛及钛合金粉末近净成形技术的研究进展,明确粉末钛合金近净成形技术及其制品的优势。最后分析了钛合金粉末近净成形技术及其过程中存在的主要问题与解决措施,并展望了其未来可能的发展趋势。

  【结论与展望】

  粉末近净成形技术是高性能钛及钛合金制件的重要生产方式,且在复杂结构件的快速成形方面具有独特优势。随着轻量化、个性化定制以及快速设计制造等需求的发展,钛及钛合金粉末近净成形技术具有广阔的应用前景。

  雾化法是球形钛及钛合金粉末的主要生产方式,其中气雾化法(GA)是目前使用最为广泛的方式之一;而等离子旋转电极雾化法(PREP)因其制得的钛合金粉末缺陷少、品质高,得到日益广泛的应用;其他如等离子雾化(PA)等新兴制粉技术因兼顾细粉收得率和粉末品质而备受关注[41]。注射成形(MIM)、热等静压(HIP)以及增材制造(AM)是钛及钛合金粉末近净成形技术的典型代表,各具特点,优势互补。提升制件的性能与可靠性仍是上述技术研究与发展的重点。

  此外,从钛及钛合金材料及粉末近净成形技术的发展趋势来看,提升制件的性价比以及提高材料与技术的适用场景是钛及钛合金近净成形技术推广普及的关键。而降低原料钛及钛合金粉末的制造成本,提高制造全流程的连续性以及开发新材料、新工艺是实现上述目标的重要途径。

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标签: 成形