Forschungsfortschritt des Bindersystems aus Titanlegierungen beim Spritzgießen von Titanlegierungen

Forschungsfortschritt des Bindersystems aus Titanlegierungen beim Spritzgießen von Titanlegierungen

Kurze Einführung in die Pulverspritzgusstechnologie

Die Pulverspritzgusstechnologie wird auf der Grundlage der Pulvermetallurgietechnologie entwickelt. In Kombination mit der Kunststoff-Spritzgusstechnologie wird eine Rohstoffnutzungsrate von nahezu 100 Prozent realisiert. Es handelt sich um eine Near-Net-Forming-Technologie. Das allgemeine Betriebsverfahren ist wie folgt: Zuerst werden das hergestellte Pulver und das Bindemittel gemischt und granuliert, um ein körniges Futter herzustellen, dann wird das Futter auf einer Spritzgießmaschine zu einem Produktrohling mit einer bestimmten Form geformt, und dann das Produkt mit dem Die erforderliche Leistung wird durch Entfetten und Sintern erreicht. Die Vorteile des Spritzgießens von Titanlegierungspulver sind:

① Es kann die Stapelvorbereitung von kleinen 3D-Teilen mit komplexer Form realisieren;

② Einheitliche Zusammensetzung, feine Struktur und hervorragende mechanische Eigenschaften;

③ Es ist einfach, Legierungselemente hinzuzufügen, um die erforderlichen Materialien vorzubereiten;

④ Es ist einfach, die Materialmikrostruktur zu kontrollieren.

Beim Spritzgussverfahren von Titanlegierungspulver ist das Design des Bindemittels ein Kernglied, das dafür verantwortlich ist, dass das Titanlegierungspulver die Injektion in einem flüssigen Zustand während des gesamten Spritzgussverfahrens reibungslos abschließt und die Form bis zu diesem Zeitpunkt beibehalten kann die Vorsinterstufe nach der Bildung des Grünlings. Allerdings ist der zugesetzte Binder auch zu einer der wahrscheinlichsten Schadstoffquellen im gesamten Spritzgießprozess geworden. Darüber hinaus verringert ein höherer Bindemittelgehalt die Pulverbeladung, was nicht nur zum Zusammenbruch der Form des Körpers nach Entfettung, Verformung, Rissbildung und anderen Defekten führt, sondern auch die Sinterschrumpfung erhöht und die Genauigkeit der Produktgröße erheblich verringert. Obwohl das Bindemittel mit geringem Gehalt eine hohe Pulverbeladung gewährleisten kann, ist es schwierig, ein Futter mit guter Fließfähigkeit herzustellen und die Injektion reibungslos abzuschließen. Das Sicherstellen des Gleichgewichts zwischen dem Bindemittelgehalt und der Pulverbeladung erhöht die Schwierigkeit im Bindemittelforschungsprozess erheblich. Es ist ersichtlich, dass, obwohl die endgültige Zusammensetzung von gesinterten Produkten nicht durch das Bindemittel bestimmt wird, seine Auswahl und Verwendung das nachfolgende Entfetten, Sintern und andere Prozesse direkt beeinflusst und somit die Produktqualität beeinflusst. Daher liegt der Fokus in der Forschungsarbeit der Technologie des Pulverspritzgießens von Titanlegierungen auf der Bindertechnologie, und das Schlüsselproblem wird erfasst. In diesem Beitrag wird der Forschungsstand verschiedener Bindersysteme für das Pulverspritzgießen von Titanlegierungen vorgestellt und Verbesserungsmaßnahmen für die bestehenden Probleme vorgeschlagen.

Qinhuangdao Zhongzhong stellt Produkte aus Titanlegierungen für den Pulverspritzguss für Präzisionsteile her: (a) technische Anwendungsteile, hergestellt von der deutschen TiJet Company; (b) Das deutsche Unternehmen TiJet bereitet biomedizinische Teile vor; (c) Knochenschrauben aus Ti ❑ 6Al ❑ 7Nb-Legierung; (d) künstliche Steigbügel CP Ti; (e) Brillengestell aus Titanlegierung; (f) Ti ｜ 6Al ｜ 4 V realer Fall

Das Brillengestell aus China-Titanlegierung wird von Zhongwei entworfen und hergestellt

Einige Forschungsfortschritte

Titanmetall hat eine hohe Aktivität. Wenn die Temperatur in der Nähe von 400 Grad liegt, kann es leicht karbonisieren, nitrieren und oxidieren, wodurch Verunreinigungen wie Titancarbid, Titannitrid und Titanoxid entstehen, die die relative Sinterdichte verringern und die mechanischen Eigenschaften von Materialien verschlechtern. Bei Verunreinigungen wie Kohlenstoff, Wasserstoff, Sauerstoff und Stickstoff ist es normalerweise schwieriger, den Sauerstoffgehalt zu kontrollieren als bei anderen Verunreinigungen. Der Einfluss des Sauerstoffgehalts (Massenanteil) auf die mechanischen Eigenschaften von Titanlegierungen ist in der Abbildung dargestellt. Mit steigendem Sauerstoffgehalt nimmt die Festigkeit von Titanlegierungen zu, jedoch verschlechtert sich die Plastizität deutlich. Daher sollten bei der Auswahl des Binders für das Pulverspritzgießen von Titanlegierungen folgende drei Punkte erreicht werden:

① Eine hohe Pulverbeladung ist so weit wie möglich sicherzustellen, um die Maßhaltigkeit der Produkte zu verbessern;

② Das Nahrungsmaterial sollte ausreichend flüssig sein, um sicherzustellen, dass der gesamte Hohlraum während der Injektion glatt gefüllt werden kann;

③ Die verwendeten Binderkomponenten reagieren nicht mit hochaktiven Titanmaterialien, und es gibt keine restliche Zersetzung und Entfernung.

In der Anfangsphase der Forschung folgten die meisten Binder, die beim Spritzgießen von Titanpulverlegierungen verwendet wurden, dem Bindersystem anderer Metalle. Mit der Vertiefung der wissenschaftlichen Forschung erschienen neue Bindemittel, wie wasserlösliche und auf Polyacetal basierende Bindemittel. Gegenwärtig sind die beim Pulverspritzgießen von Titanlegierungen weitverbreiteten Bindemittelsysteme thermoplastische Klebstoffe auf Wachsbasis, Klebstoffe auf Kunststoffbasis und umweltfreundliche Klebstoffe auf Wasserbasis.

Einfluss des Sauerstoffgehalts auf die mechanischen Eigenschaften von Titanlegierungen

Fazit und Ausblick

Der weitere Ausbau des Anwendungsmarktes von Pulverspritzguss-Titanlegierungen steht vor zwei Herausforderungen. Erstens hat das sphärische Titanpulver mit relativ ausgereifter Pulverspritzgusstechnologie hohe Kosten, und seine Produkte lassen sich nur schwer in großem Maßstab in 3C- und Automobilbereichen verwenden; Der andere ist das Fehlen eines Bindemittelsystems, das für das Spritzgießen von Titanlegierungspulver geeignet ist. Das Aufkommen von hydriertem dehydriertem Titanpulver leitete den Beginn der Kostensenkung ein. Im Vergleich zu kugelförmigem Titanpulver können die Kosten auf etwa 20 Prozent gesenkt werden. Die meisten Bindersysteme, die beim Pulverspritzgießen von Titanlegierungen verwendet werden, werden jedoch immer noch aus anderen Metallen verwendet, und die Eigenschaften von Titanlegierungsmaterialien wurden nicht vollständig berücksichtigt, sodass der Forschungs- und Entwicklungsprozess einst einen Engpass darstellte. Obwohl das in China unabhängig entwickelte Titanlegierungs-Bindemittelsystem die technische Blockade von Unternehmen wie BASF durchbrochen hat, befindet sich seine Forschung und Entwicklung aufgrund des Mangels an systematischer theoretischer Anleitung und dem Prozess der Die Praktikabilität ist noch relativ langsam. Basierend auf dem Forschungsstand des Bindemittelsystems unterbreitet der Autor einige Vorschläge zu den bestehenden Problemen des Pulverspritzgießens von Titanlegierungen in dieser Phase als Referenz für Forscher in derselben Branche und fördert gemeinsam den Industrialisierungsprozess des Pulverspritzgießens von Titanlegierungen .

(1) Im Hinblick auf die geringe Maßgenauigkeit und schlechte Plastizität von spritzgegossenen Titanlegierungsprodukten aus Bindemittelpulver auf Wachsbasis kann die Forschung zum teilweisen Ersatz von PW-Komponenten durch PEG weiter vertieft werden. Im Vergleich zu PW hat PEG eine bessere Benetzbarkeit und eine niedrigere Zersetzungstemperatur, was dazu beiträgt, die Belastbarkeit der Beschickung zu erhöhen und den Gehalt an Verunreinigungen im entfetteten Barren zu reduzieren, wodurch die Maßhaltigkeit und die mechanischen Eigenschaften von Titanlegierungsprodukten verbessert werden.

(2) Angesichts des Problems, dass POM, der Hauptbestandteil von Bindemitteln auf Kunststoffbasis, leicht mit kostengünstigem und hochaktivem hydriertem dehydriertem Titanpulver zu reagieren ist, kann zunächst ein spezieller Atmosphärenmischer für Titanlegierungen verwendet werden, um die Beschickung herzustellen um Sauerstoff zu isolieren und die thermische Sauerstoffstabilität von POM zu verbessern; Zweitens, bei der Erforschung und Entwicklung neuer Bindemittelsysteme auf Kunststoffbasis, das Verhältnis von Antioxidantien weiter zu optimieren, um die Stabilität des Futters zu verbessern.

(3) Im Hinblick auf das Problem, dass der mit Klebstoff auf Wasserbasis injizierte Grünkörper leicht zu erweichen ist, kann erstens die Festigkeit des Grünkörpers verbessert werden, indem sauerstoffarme oder sogar sauerstofffreie Gerüstmittelkomponenten hinzugefügt werden; Zweitens können wir die Erforschung des PEG-Molekulargewichts in Bezug auf die Formbarkeit und Formbeständigkeit von wasserbasierten Futtermitteln weiter vertiefen und das PEG-Molekulargewicht entsprechend der Formkomplexität von Injektionsteilen auswählen.