相关内容
-
粉末冶金知识——粉末锻造技术
粉末冶金技术以金属粉末为原料，经压制成型、烧结固化及后续精整等工序，可直接制备出复杂形状的机械零件。其中，传统“压制-烧结”（PM）工艺凭借近净成形、能耗低、成本可控及适配规模化生产等显著优势，在机械制造领域应用广泛。
-
一文了解热等静压技术
热等静压技术作为粉末冶金成形的重要工艺之一，由于其可以制备结构复杂的高性能产品，近年来在航空航天领域得到广泛应用。该工艺技术可用于粉末冶金成型或对成型后的铸件（钛合金、高温合金、铝合金等疏松缩孔铸件)。
-
MIM金属注射成型工艺介绍
金属注射成型，简称MIM，是一种将金属粉末与粘结剂混合进行注射成型的方法。它先将固体粉末与粘结剂混合成为均匀的喂料，然后在加热状态下用注射成型机将其注入模腔内固化成型，再通过化学或热分解的方法去除粘结剂，最后经烧结使产品达到高密度。
-
粉末冶金基础制备工艺
提到“冶金”，很多人会想到高温熔炉里翻滚的钢水，或是锻造车间里铿锵的打铁声。但有一种冶金技术，却能像“捏橡皮泥”一样，将金属粉变成汽车发动机里的齿轮、手机摄像头的支架，甚至是人造骨骼——它就是粉末冶金。
钛合金粉末冶金工业化生产技术
将冷等静压成形后的 TC4 钛合金坯在真空烧结炉中进行烧结。烧结温度控制在 1000 ～ 1300 ℃ 之间， 真空度≤2 × 10－3Pa。经过真空烧结后 TC4 钛合金件相对密度可以达到 99% 以上， 具有优异的力学性能， 可以直接作为承力件使用， 也可以用来作为挤压坯料挤压型材， 还可以作为锻造坯料用于锻制形状复杂的零件。
北京科技大学粉末冶金研究所采用合金化粉末，经过冷等静压成形、致密化烧结， 可以得到各种形状的粉末冶金钛合金件， 如图 4 所示。其中图 4a 为经过局部车削的φ80 mm × 350 mm 圆棒， 图 4b 为汽车连杆烧结坯料， 图 4c、d 分别为碗形件( 内径 30mm、壁厚 10 mm) 和球形件( 直径60 mm) 。冷等静压可成形几十公斤至几百公斤， 乃至上吨重的大尺寸坯料。
3 钛合金粉末冶金件的性能
3. 1 TC4 钛合金粉末冶金件的性能
按照 ASTM 2371—2013、GB /T 4698. 14—2011、GB /T 4698. 7—2011 对经冷等静压成形、真空烧结的 TC4 钛合金件进行化学成分分析， 结果见表 1。
表 2 为按照 GB /T 2965—2007 检测到的 TC4 钛合金粉末冶金件的 力学性能， 以及ASTM B988—2013粉末冶金钛及钛合金结构件标准和 GB /T25137—2010 钛及钛合金锻件标准中的力学性能要求。可见， TC4 钛合金粉末冶金件的拉伸性能高于锻件国家标准， 并远高于美国 ASTM 钛及钛合金粉末冶金件的标准。
图 6 为TC4钛合金粉末冶金件的显微组织照片。可见组织细小均匀， 由接近等轴晶的 α 相和细小 β相组成，无完整原始 β 晶界，组织类型为网篮组织。
3. 2 TC4 钛合金粉末冶金件的锻造性能
将 TC4 钛合金粉末冶金件进行锻造。其锻造温度为 980 ℃。锻后相对密度接近100% 。经退火处理后按照 GB/T 2965—2007 检测其力学性能， 结果见表 3。由表可见， 各项力学性能指标均高于航空用锻件指标， 可直接作为承力件。
3. 3 TC4 钛合金粉末冶金件的挤压性能
将 TC4 钛合金粉末冶金件作挤压坯料进行挤压。挤压温度为950 ℃ ， 挤压比为16， 挤压得到φ15 mm的圆棒如图 7 所示。按照 GB/T 2965—2007 对挤压棒材进行力学性能检测， 结果见表 4。由表4可见，TC4 钛合金粉末冶金件挤压后的力学性能得到了进一步的提高。
（1）设备投入少 粉末冶金生产工艺流程短， 制造设备少， 设备投入可根据生产规模灵活配置， 总投入资本可大可小， 有利于钛合金制造企业进行技术转型， 提高效益。据估算， 建成年产 1 万吨的钛合金粉末冶金生产线仅需资金约 1 亿人民币。
（2）金属利用率高 利用粉末冶金生产工艺能够实现钛合金的近净成形， 从而显著提高原料利用率，节约原料成本。
（3）产品性能好 检测证明 TC4 钛合金粉末冶金件性能高于国标锻件的性能指标， 无需进行锻造改性。
（4）生产成本低 利用熔锻方式生产钛合金在经过 2～ 3 次熔炼后， 还需要经过几次锻造改性。然而，如果以粉末冶金近净成形的钛合金件为坯料， 只需一次终锻成形即可得到最终锻件， 省去了铸锭多次镦拔的改性锻造过程， 这样可以缩短产品的生产周期， 显著降低加工成本， 对于新品开发、小批量生产等具有绝对的优势。大规模工业化生产后， 从制粉、成形到烧结的直接生产成本每吨仅约 2 万～3万元。
总之， 钛合金粉末冶金工业化生产①设备投入少， 生产规模配置灵活; ②工序少、工艺流程短，生产周期短， 能耗低， 污染少， 是一项节能、环保的绿色生产技术; ③成形件为近终形、少切削， 材料利用率高， 成本低， 是降低钛合金件价格的有效途径; ④产品性能可达到或超过航空用锻件的国家标准。因此， 钛合金粉末冶金工业化生产是我国钛工业去产能、快速发展的必然选择。
美国材料实验协会在 2013 年就建立了钛及钛合金粉末冶金结构件标准( ASTM B988—2013) ， 说明钛合金粉末冶金在国际上已开始工业化生产。2014年美国粉末冶金零部件的产值为 22 亿美元， 钛粉末冶金零件为 500 万美元。近 10 多年来， 我国在钛合金粉末冶金生产技术方面打下了坚实的基础， 在此基础上， 积极推进我国钛合金粉末冶金产业化， 对推广钛的应用领域， 做大中国钛市场， 促进我国钛产业健康有序发展具有重要意义。
值得关注的是，2026年3月24-26日将于国家会展中心（上海）举办第十八届中国国际粉末冶金及硬质合金展览会，展会以55,000+㎡的宏大规模全新启幕，汇聚来自多个国家及地区的1000余家中外知名企业，打造全球粉末冶金及硬质合金领域的“创新策源地”与“商贸枢纽站”，专业观众预计突破80,000人次，将为您打开万亿级市场的战略窗口！同期举办的第十四届上海注射成形论坛与2026第十八届上海粉末冶金产业论坛将围绕粉末冶金行业最新研究突破、前沿技术应用以及热点焦点话题展开深入探讨，助力行业实现升级创新与可持续发展。
声 明：文章内容来源于微钛空间。仅作分享，不代表本号立场；图片非商业用途。如有侵权，请联系小编删除，谢谢！
沪公网安备31011802004991