Impressió 3D d'aliatge de titani

Els Estats Units han estat investigant molt aviat en la preparació de productes d'aliatge de titani mitjançant la pressió i la sinterització de pols de titani. Dynamet Technology s'ha compromès amb la producció de productes formats per premsa de pols de titani. Com es mostra a la figura 1, alguns productes s'han utilitzat a petita escala. El primer producte de titani de metal·lúrgia en pols produït per l'empresa va ser la preforma d'aliatge Ti-6Al{-4V per a la carcassa de la cúpula del míssil Sidewinder de Raytheon. Més tard també va produir productes d'aliatge de Ti-6Al{{-6V{-2Sn de metal·lúrgia en pols per al Stinger. Carcassa de l'ogiva de míssils. A causa de la seva important contribució als productes de titani, Dynamet Technology s'ha convertit en l'únic proveïdor de productes d'aliatge de titani en pols de Boeing. A més, l'empresa nord-americana ADMA Products produeix peces de titani de metal·lúrgia en pols des de 1985, i alguns dels seus productes s'utilitzen en el camp aeroespacial. L'Institut de Recerca de Metalls No Ferros del Nord-oest del meu país té més de 30 anys d'experiència en investigació i desenvolupament en el camp de la pols de titani amb forma gairebé neta. Els productes de titani porós desenvolupats s'han utilitzat en la indústria química, l'alimentació i altres camps. La figura 1 (b) mostra els resultats utilitzats a la indústria de la filtració. Placa de titani porosa laminada en pols.

El procés de premsat isostàtic en calent (HIP) va ser inventat per l'Institut d'Investigació Battelle als Estats Units a la dècada de 1950. Aquesta tecnologia utilitza gas inert com a mitjà de transmissió de pressió a una temperatura de 850-2000 grau i una temperatura de 100-200 Sota l'efecte sinèrgic de la pressió de l'aire MPa, la tecnologia de premsat a alta temperatura i sinterització dels productes és actualment el mitjà més important per densificar completament les peces estructurals de titani i d'aliatge de titani amb forma gairebé neta en pols. Els productes tenen una estructura uniforme, sense textura, sense segregació, etc. Característiques.

El desenvolupament de la tecnologia de premsat isostàtica en calent en pols d'aliatge de titani a l'estranger va començar a la dècada de 1850. L'Institut d'Investigació de Metalls Lleugers de Rússia va ser el primer al món a desenvolupar una turbina de bomba d'hidrogen d'aliatge de titani en pols amb una forma global complexa ja a la dècada de 1970, i la va desenvolupar en RD- S'ha aplicat al motor d'hidrogen-oxigen 0120; Els Estats Units van realitzar per primera vegada una aplicació comercial en el camp aeroespacial als anys 90 i es van expandir gradualment als camps de l'aviació i les armes, com ara la biela del motor F110 de PW, el míssil de creuer Tomahawk, els rotors del compressor del motor F107, les campanes de míssils Sidewind, el creuer F107. impulsors de motors de míssils i carcasses de capçals de míssils antiaeris Stinger, etc.

La tecnologia d'emmotllament per injecció de metalls (MIM) pot produir directament peces amb o properes a la forma final, evitant o reduint el mecanitzat i reduint significativament els costos de preparació. Per tant, la tecnologia d'emmotllament per injecció de pols és un dels mitjans tècnics més efectius per a la preparació per lots de peces d'aplicació de titani i aliatges de titani. Els productes 3C en comunicacions electròniques (inclosos els telèfons mòbils, els wearables intel·ligents, els marcs d'ulleres i els components del senyal 5G) són les principals àrees d'aplicació de la tecnologia d'emmotllament per injecció de pols, que representen el 84,2%. En aquesta etapa, s'utilitzen principalment materials a base de ferro, i el disseny lleuger i la recerca de materials d'alta qualitat són les principals direccions per al desenvolupament futur dels productes 3C. Els aliatges de titani tenen les característiques de baixa densitat (la densitat és només la meitat de la dels materials a base de ferro), alta resistència i resistència a la corrosió, que poden complir amb el disseny lleuger i d'alta qualitat dels futurs materials. Segons les estadístiques, la mida del mercat de la indústria de l'emmotllament per injecció de titani de la Xina va assolir els 680 milions de iuans el 2020. A partir de la inversió de la demanda i del creixement dels ingressos de l'oferta, s'espera que la mida del mercat arribi als 2.000 milions de iuans el 2026, amb un creixement anual. taxa del 20,13%.

La fabricació additiva (AM) és una tecnologia de conformació que acumula punts, línies i superfícies capa per capa. No es veu afectat per la complexitat de les peces i pot completar de manera automàtica, ràpida i precisa el disseny i la fabricació de peces complexes. En comparació amb la tecnologia de fabricació tradicional, la fabricació additiva té avantatges únics en la llibertat de disseny, l'emmotllament de peces complexes i la utilització de materials, la qual cosa la converteix en una prometedora tecnologia de fabricació d'aliatges de titani. Segons els informes d'anàlisi de SmarTech, el mercat global d'impressió 3D de metalls va assolir els 3.300 milions de dòlars EUA el 2019, inclosos equips, materials i serveis d'impressió 3D, i s'espera que arribi als 11.000 milions de dòlars el 2024. L'aliatge de titani és el metall d'impressió més important. La defensa aeroespacial i militar són els majors usuaris de la fabricació additiva de titani. S'ha utilitzat amb èxit per a la formació directa de petits components de precisió de motors aeroespacials i grans components d'aviació complexos, com ara sistemes de llançament espacial, ales d'avions, superfícies de control integral i portes. , pales de motor i altres components clau d'equips aeroespacials.