Progrès de la recherche sur le système de liant en alliage de titane dans le moulage par injection d'alliage de titane

Progrès de la recherche sur le système de liant en alliage de titane dans le moulage par injection d'alliage de titane

Brève introduction de la technologie de moulage par injection de poudre

La technologie de moulage par injection de poudre est développée sur la base de la technologie de la métallurgie des poudres. Combiné à la technologie d'injection plastique, il réalise un taux d'utilisation des matières premières de près de 100 %. Il s'agit d'une technologie de formation quasi nette. Le processus de fonctionnement général est le suivant : d'abord, la poudre et le liant préparés sont mélangés et granulés pour préparer une alimentation granulaire, puis l'alimentation est moulée en un produit vert d'une forme spécifique sur une machine de moulage par injection, puis le produit avec le les performances requises sont obtenues par dégraissage et frittage. Les avantages du moulage par injection de poudre d'alliage de titane sont :

① Il peut réaliser la préparation par lots de petites pièces de forme complexe 3D ;

② Composition uniforme, structure fine et excellentes propriétés mécaniques ;

③ Il est facile d'ajouter des éléments d'alliage pour préparer les matériaux requis ;

④ Il est facile de contrôler la microstructure du matériau.

Dans le processus de moulage par injection de poudre d'alliage de titane, la conception du liant est un lien central, qui est chargé de faire en sorte que la poudre d'alliage de titane complète en douceur l'injection dans un état fluide tout au long du processus de moulage par injection, et peut maintenir la forme jusqu'à ce que l'étape de pré-frittage après la formation de la billette crue. Cependant, le liant ajouté est également devenu l'une des sources les plus probables de polluants dans l'ensemble du processus de moulage par injection. De plus, une teneur plus élevée en liant réduira la charge de poudre, ce qui entraînera non seulement l'effondrement de la forme du corps après dégraissage, déformation, fissuration et autres défauts, mais augmentera également le retrait de frittage, réduisant considérablement la précision de la taille du produit ; Bien que le liant à faible teneur puisse assurer une forte charge en poudre, il est difficile de préparer une charge avec une bonne fluidité et de terminer l'injection en douceur. Assurer l'équilibre entre la teneur en liant et la charge de poudre augmente considérablement la difficulté du processus de recherche de liant. On peut voir que bien que la composition finale des produits frittés ne soit pas déterminée par le liant, sa sélection et son utilisation affecteront directement les processus de dégraissage, de frittage et autres ultérieurs, affectant ainsi la qualité du produit. Par conséquent, dans les travaux de recherche sur la technologie des alliages de titane de moulage par injection de poudre, l'accent est mis sur la technologie des liants et le problème clé est saisi. Dans cet article, l'état de la recherche de différents systèmes de liants pour le moulage par injection de poudre d'alliage de titane est présenté, et les mesures d'amélioration pour les problèmes existants sont proposées.

Qinhuangdao Zhongzhong fabrique des produits en alliage de titane moulés par injection de poudre pour des pièces de précision : (a) pièces d'application d'ingénierie préparées par la société allemande TiJet ; (b) la société allemande TiJet prépare des pièces biomédicales ; (c) Vis à os en alliage Ti ❑ 6Al ❑ 7Nb ; (d) étrier artificiel en CP Ti ; (e) Monture de lunettes en alliage de titane ; (f) Ti ｜ 6Al ｜ 4V cas réel

La monture de lunettes en alliage de titane de Chine est conçue et fabriquée par Zhongwei

Quelques avancées de la recherche

Le titane métallique a une activité élevée. Lorsque la température est proche de 400 degrés, il est facile de carboniser, nitrurer et oxyder, formant des impuretés telles que le carbure de titane, le nitrure de titane et l'oxyde de titane, ce qui réduit la densité relative du frittage et détériore les propriétés mécaniques des matériaux. Parmi les impuretés telles que le carbone, l'hydrogène, l'oxygène et l'azote, il est généralement plus difficile de contrôler la teneur en oxygène que les autres impuretés. L'influence de la teneur en oxygène (fraction massique) sur les propriétés mécaniques des alliages de titane est illustrée sur la figure. Avec l'augmentation de la teneur en oxygène, la résistance des alliages de titane augmente, mais la plasticité se détériore considérablement. Par conséquent, les trois points suivants doivent être atteints lors de la sélection du liant pour l'alliage de titane moulé par injection de poudre :

① Une charge de poudre élevée doit être assurée dans la mesure du possible pour améliorer la précision dimensionnelle des produits ;

② Le matériau d'alimentation doit avoir une fluidité suffisante pour garantir que toute la cavité peut être remplie en douceur pendant l'injection ;

③ Les composants du liant utilisés ne réagissent pas avec les matériaux en titane hautement actifs et il n'y a pas de décomposition et d'élimination résiduelles.

Au stade initial de la recherche, la plupart des liants utilisés dans le moulage par injection d'alliage de titane en poudre suivaient le système de liant d'autres métaux. Avec l'approfondissement de la recherche scientifique, de nouveaux liants tels que les liants hydrosolubles et à base de polyacétal sont apparus. À l'heure actuelle, les systèmes de liant largement utilisés dans le moulage par injection de poudre d'alliages de titane sont des adhésifs à base de cire thermoplastique, des adhésifs à base de plastique et des adhésifs à base d'eau respectueux de l'environnement.

Effet de la teneur en oxygène sur les propriétés mécaniques des alliages de titane

Conclusion et perspective

La poursuite de l'expansion du marché des applications de moulage par injection de poudre d'alliage de titane est confrontée à deux défis. Premièrement, la poudre de titane sphérique avec une technologie de moulage par injection de poudre relativement mature a un coût élevé et ses produits sont difficiles à utiliser à grande échelle dans les domaines 3C et automobile; L'autre est le manque de système de liant adapté au moulage par injection de poudre d'alliage de titane. L'émergence de la poudre de titane déshydrogénée hydrogénée a inauguré l'aube de la réduction des coûts. Comparé à la poudre de titane sphérique, son coût peut être réduit à environ 20 %. Cependant, la plupart des systèmes de liants utilisés dans le moulage par injection de poudre d'alliages de titane sont encore utilisés à partir d'autres métaux, et les caractéristiques des alliages de titane n'ont pas été entièrement prises en compte, de sorte que le processus de recherche et développement était autrefois dans un goulot d'étranglement. Bien que le système de liant en alliage de titane développé indépendamment en Chine ait brisé le blocus technique d'entreprises telles que BASF, sa recherche et son développement en sont encore au stade d'essais et d'erreurs à grande échelle en raison du manque de conseils théoriques systématiques et du processus de la praticité est encore relativement lente. Sur la base de l'état de la recherche du système de liant, l'auteur propose quelques suggestions sur les problèmes existants de l'alliage de titane de moulage par injection de poudre à ce stade pour la référence des chercheurs du même secteur, et de promouvoir conjointement le processus d'industrialisation de l'alliage de titane de moulage par injection de poudre .

(1) Compte tenu de la faible précision dimensionnelle et de la faible plasticité des produits en alliage de titane moulés par injection de poudre de liant à base de cire, la recherche sur le remplacement partiel des composants PW par du PEG peut être encore approfondie. Comparé au PW, le PEG a une meilleure mouillabilité et une température de décomposition plus basse, ce qui contribue à augmenter la capacité de chargement de l'alimentation et à réduire la teneur en impuretés dans la billette dégraissée, améliorant ainsi la précision dimensionnelle et les propriétés mécaniques des produits en alliage de titane.

(2) Compte tenu du problème que le POM, le composant principal du liant à base de plastique, est facile à réagir avec de la poudre de titane déshydrogénée hydrogénée à faible coût et hautement active, tout d'abord, un mélangeur à atmosphère spéciale pour alliage de titane peut être utilisé pour préparer l'alimentation pour isoler l'oxygène et améliorer la stabilité thermique de l'oxygène du POM ; Deuxièmement, dans la recherche et le développement d'un nouveau système de liant à base de plastique, continuer à optimiser le ratio d'antioxydants pour améliorer la stabilité de l'aliment.

(3) Compte tenu du problème que le corps vert injecté avec un adhésif à base d'eau est facile à ramollir, premièrement, la résistance du corps vert peut être améliorée en ajoutant des composants d'agent de squelette à faible teneur en oxygène ou même sans oxygène ; Deuxièmement, nous pouvons continuer à approfondir la recherche du poids moléculaire du PEG sur la formabilité et la rétention de forme des aliments à base d'eau, et sélectionner le poids moléculaire du PEG en fonction de la complexité de la forme des pièces d'injection.