In 3D hợp kim titan

Hoa Kỳ đã nghiên cứu từ rất sớm việc chế tạo các sản phẩm hợp kim titan bằng cách ép và thiêu kết bột titan. Dynamet Technology đã cam kết sản xuất các sản phẩm tạo hình bằng bột titan. Như thể hiện trong Hình 1, một số sản phẩm đã được sử dụng ở quy mô nhỏ. Sản phẩm titan luyện kim bột đầu tiên do công ty sản xuất là phôi hợp kim Ti-6Al-4V dùng cho vỏ vòm trên tên lửa Sidewinder của Raytheon. Sau đó, công ty này còn sản xuất các sản phẩm hợp kim bột luyện kim Ti-6Al-6V-2Sn cho Stinger. Vỏ đầu đạn tên lửa. Do đóng góp đáng kể cho các sản phẩm titan, Dynamet Technology đã trở thành nhà cung cấp duy nhất các sản phẩm hợp kim titan dạng bột của Boeing. Ngoài ra, công ty ADMA Products của Mỹ đã sản xuất các bộ phận titan luyện kim bột từ năm 1985 và một số sản phẩm của công ty này được sử dụng trong lĩnh vực hàng không vũ trụ. Viện Nghiên cứu Kim loại màu Tây Bắc nước tôi có hơn 30 năm kinh nghiệm nghiên cứu và phát triển trong lĩnh vực bột titan dạng gần lưới. Các sản phẩm titan xốp được phát triển đã được sử dụng trong công nghiệp hóa chất, thực phẩm và các lĩnh vực khác. Hình 1(b) cho thấy các kết quả được sử dụng trong ngành lọc. Tấm titan xốp cán bột.

Quá trình ép đẳng tĩnh nóng (HIP) được phát minh bởi Viện nghiên cứu Battelle ở Hoa Kỳ vào những năm 1950. Công nghệ này sử dụng khí trơ làm môi trường truyền áp suất ở nhiệt độ 850-2000 độ và nhiệt độ 100-200 Dưới tác dụng hiệp đồng của áp suất không khí MPa, công nghệ ép và thiêu kết sản phẩm ở nhiệt độ cao được hiện là phương tiện quan trọng nhất để làm đặc hoàn toàn bột titan hình dạng gần như lưới và các bộ phận cấu trúc hợp kim titan. Các sản phẩm có cấu trúc đồng nhất, không có kết cấu, không có sự phân tách, v.v.

Sự phát triển của công nghệ ép đẳng tĩnh bột hợp kim titan ở nước ngoài bắt đầu từ những năm 1850. Viện Nghiên cứu Kim loại nhẹ của Nga là cơ quan đầu tiên trên thế giới phát triển tuabin bơm hydro bằng hợp kim titan dạng bột với hình dạng tổng thể phức tạp ngay từ những năm 1970 và đã phát triển nó ở RD- Nó đã được ứng dụng trong động cơ hydro-oxy 0120; Hoa Kỳ lần đầu tiên thực hiện ứng dụng thương mại trong lĩnh vực hàng không vũ trụ vào những năm 1990, và dần dần mở rộng sang lĩnh vực hàng không và vũ khí, như thanh kết nối của động cơ F110 của PW, cánh quạt máy nén của động cơ Tomahawk F107, nắp tên lửa Sidewind, hành trình F107 cánh quạt động cơ tên lửa, vỏ đầu đạn tên lửa phòng không Stinger, v.v.

Công nghệ Đúc phun kim loại (MIM) có thể trực tiếp sản xuất các bộ phận có hoặc gần với hình dạng cuối cùng, tránh hoặc giảm gia công và giảm đáng kể chi phí chuẩn bị. Do đó, công nghệ ép phun bột là một trong những phương tiện kỹ thuật hiệu quả nhất để chuẩn bị hàng loạt các bộ phận ứng dụng titan và hợp kim titan. Các sản phẩm 3C trong truyền thông điện tử (bao gồm điện thoại di động, thiết bị đeo thông minh, gọng kính và linh kiện tín hiệu 5G) là lĩnh vực ứng dụng chính của công nghệ ép phun bột, chiếm 84,2%. Ở giai đoạn này, vật liệu làm từ sắt chủ yếu được sử dụng, thiết kế nhẹ và theo đuổi vật liệu chất lượng cao là hướng chính cho sự phát triển trong tương lai của các sản phẩm 3C. Hợp kim titan có đặc tính mật độ thấp (mật độ chỉ bằng một nửa so với vật liệu gốc sắt), độ bền cao và khả năng chống ăn mòn, có thể đáp ứng thiết kế nhẹ và chất lượng cao của vật liệu trong tương lai. Theo thống kê, quy mô thị trường của ngành công nghiệp đúc phun titan của Trung Quốc đạt 680 triệu nhân dân tệ vào năm 2020. Dựa trên sự tăng trưởng đầu tư từ phía cầu và doanh thu từ phía cung, quy mô thị trường dự kiến ​​sẽ đạt 2 tỷ nhân dân tệ vào năm 2026, với mức tăng trưởng hàng năm tỷ lệ 20,13%.

Sản xuất bồi đắp (AM) là một công nghệ tạo hình tích lũy các điểm, đường và bề mặt theo từng lớp. Nó không bị ảnh hưởng bởi sự phức tạp của các bộ phận và có thể hoàn thành một cách tự động, nhanh chóng và chính xác việc thiết kế và sản xuất các bộ phận phức tạp. So với công nghệ sản xuất truyền thống, sản xuất bồi đắp có những ưu điểm vượt trội về tự do thiết kế, đúc các bộ phận phức tạp và tận dụng vật liệu, khiến nó trở thành công nghệ sản xuất hợp kim titan đầy hứa hẹn. Theo báo cáo phân tích của SmarTech, thị trường in 3D kim loại toàn cầu đạt 3,3 tỷ USD vào năm 2019, bao gồm thiết bị, vật liệu và dịch vụ in 3D và dự kiến ​​sẽ đạt 11 tỷ USD vào năm 2024. Hợp kim titan là kim loại in quan trọng nhất. Hàng không vũ trụ và quân sự là những đối tượng sử dụng sản xuất bồi đắp titan nhiều nhất. Nó đã được sử dụng thành công để tạo hình trực tiếp các bộ phận có độ chính xác nhỏ của động cơ hàng không vũ trụ và các bộ phận hàng không phức tạp lớn, chẳng hạn như hệ thống phóng không gian, cánh máy bay, bề mặt điều khiển tích hợp và cửa ra vào. , cánh động cơ và các thành phần thiết bị hàng không vũ trụ quan trọng khác.