Tytan i jego stopy są szeroko stosowane w przemyśle lotniczym, wojskowym i morskim ze względu na ich małą gęstość, wysoką wytrzymałość właściwą, biokompatybilność i dobrą stabilność w średnich i wysokich temperaturach, a także dobre właściwości mechaniczne i doskonałą odporność na korozję. Tradycyjna technologia przetwarzania kucia w stanie stopionym ma zalety w przygotowywaniu profili lub produktów tytanowych o dużych rozmiarach i prostych kształtach, ale w przygotowaniu produktów tytanowych o złożonej strukturze, małych i średnich rozmiarach występują problemy, takie jak niska wydajność, marnotrawstwo zasobów i wysokie koszty produkcji. Technologia niemal końcowego formowania proszku może precyzyjnie zrekompensować tę wadę techniczną, poprzez przygotowanie proszku, technologia formowania niemal końcowego może obejmować produkcję seryjną lub zindywidualizowaną produkcję wyrobów ze stopu tytanu o różnej skali i charakterystyce strukturalnej. Tego rodzaju małe i średnie produkty w obszarach zastosowań lotniczych, wojskowych, medycznych i cywilnych mają większy potencjał zastosowania i wartość dodaną, to przyszła promocja przemysłu tytanowego, niskoemisyjna, ekologiczna transformacja produkcji w ważnym kierunku.
1, prasowane spiekanie
Badania w Stanach Zjednoczonych dotyczące spiekania proszku tytanu i przygotowania wyrobów ze stopów tytanu są bardzo wczesne. Firma Dynamet Technology zajmuje się produkcją wyrobów do formowania proszków tytanu poprzez prasowanie, jak pokazano na rysunku 1, niektóre produkty zostały zastosowane na małą skalę. Pierwszym wyrobem z tytanu wytwarzanym w procesie metalurgii proszków była preforma ze stopu Ti-6Al-4V na skorupę kopuły rakiety Rattlesnake firmy Raytheon, a później wytworzono Ti-6Al-6Al{{ 4}}V-2Wyroby ze stopu Sn do zastosowania w powłoce głowicy rakiety Stinger. W wyniku swojego znaczącego wkładu w produkty tytanowe, Dynamet Technology została wyłącznym dostawcą produktów ze sproszkowanych stopów tytanu dla Boeinga. Ponadto amerykańska firma ADMA Products od 1985 roku produkuje części z tytanu metodą metalurgii proszków, a niektóre z jej produktów są wykorzystywane w przemyśle lotniczym. Północno-zachodni Instytut Badań nad Metalami Nieżelaznymi w Chinach w dziedzinie badań i rozwoju w zakresie formowania niemal netto proszku tytanu to ponad 30 lat doświadczenia, rozwój porowatych produktów tytanowych znalazł zastosowanie w przemyśle chemicznym, spożywczym i innych dziedzinach, rysunek 1 ( b) pokazane w przemyśle filtracyjnym do zastosowania porowatej płyty tytanowej walcowanej proszkowo.
2, prasowanie izostatyczne na gorąco
Proces prasowania izostatycznego na gorąco (HIP) został wynaleziony przez amerykański Instytut Battelle (Battelle) w latach pięćdziesiątych XX wieku. Technologia ta polega na zastosowaniu gazu obojętnego jako medium przenoszącego ciśnienie, w temperaturze 850-2000 stopni i {{2 }} MPa pod synergistycznym działaniem ciśnienia gazu, produkty technologii prasowania i spiekania w wysokiej temperaturze, to obecne kształtowanie prawie netto części konstrukcyjnych całości z proszkowego tytanu i stopów tytanu. Zagęszczanie najważniejszych środków produktów o jednolitej organizacja, brak tkania, brak segregacji i inne cechy.
Zagraniczny rozwój technologii prasowania izostatycznego na gorąco proszków stopu tytanu rozpoczął się w latach pięćdziesiątych XIX wieku, Rosyjski Instytut Metali Lekkich już w latach siedemdziesiątych XX wieku jako pierwszy na świecie opracował złożony kształt turbiny pompy wodorowej z całego proszkowego stopu tytanu, a w RD{ {2}} silnik wodorowo-tlenowy zastosowany w USA w latach 90. XX w., jako pierwszy w dziedzinie lotnictwa i kosmonautyki, który osiągnął komercjalizację zastosowania, a następnie stopniowo rozszerzający się na lotnictwo, dziedzinę broni, taką jak korbowód silnika PW F110, Tomahawk wirnik sprężarki silnika rakiety manewrującej F107, osłona rakiety Sidewind, wirnik silnika rakiety manewrującej F107 oraz obudowa bojowa rakiety przeciwlotniczej Stinger.
3, formowanie wtryskowe proszku
Technologię formowania wtryskowego proszków metali (Metal Injection Moulding, MIM) można przygotować bezpośrednio z ostatecznym kształtem części lub w jego pobliżu, unikając lub ograniczając obróbkę skrawaniem, znacznie zmniejszając koszty przygotowania. Dlatego technologia wtrysku proszków jest jednym z najskuteczniejszych środków technicznych do masowej produkcji części z tytanu i stopów tytanu. Produkty 3C (w tym telefony komórkowe, inteligentne urządzenia do noszenia, oprawki do okularów, części sygnałowe 5G) w komunikacji elektronicznej to najważniejszy obszar zastosowań technologii wtrysku proszków, stanowiący 84,2%. Na tym etapie główne materiały na bazie żelaza oraz lekka konstrukcja materiału i dążenie do wysokiej jakości to główny kierunek przyszłego rozwoju produktów 3C. Stop tytanu ma niską gęstość (gęstość tylko połowy materiałów na bazie żelaza), wysoką wytrzymałość, odporność na korozję i inne cechy, aby sprostać przyszłości lekkich materiałów i wysokiej jakości konstrukcji. Według statystyk wielkość rynku chińskiego przemysłu formowania wtryskowego tytanu osiągnęła 680 milionów juanów w 2020 r., a oczekuje się, że wielkość rynku osiągnie 2 miliardy juanów w 2026 r., przy rocznej stopie wzrostu do 20,13%, zgodnie z popytem- nakłady uboczne i prognozy wzrostu przychodów po stronie podaży.
4, Produkcja przyrostowa
Produkcja przyrostowa (Additive Manufacturing, AM) to technologia kumulatywnego formowania punktowego, liniowego, powierzchniowego, warstwa po warstwie, na którą nie ma wpływu złożoność części, może automatycznie, szybko i dokładnie zakończyć projektowanie i produkcję skomplikowanych części. W porównaniu z tradycyjnymi technologiami produkcyjnymi, produkcja przyrostowa ma wyjątkowe zalety pod względem swobody projektowania, złożonego formowania części i wykorzystania materiałów, co czyni ją wysoce obiecującą technologią produkcji stopów tytanu. Światowy rynek druku 3D z metali osiągnął w 2019 r. 3,3 miliarda dolarów, obejmujący sprzęt, materiały i usługi do druku 3D, i oczekuje się, że w 2024 roku osiągnie 11 miliardów dolarów, przy czym według SmarTech Analytics najważniejszym metalem do drukowania będą stopy tytanu. Przemysł lotniczy i obrona wojskowa jest głównym użytkownikiem technologii wytwarzania przyrostowego tytanu, który z powodzeniem jest stosowany do bezpośredniego formowania małych precyzyjnych komponentów do silników kosmicznych oraz dużych i skomplikowanych komponentów dla lotnictwa, takich jak systemy startu kosmicznego, skrzydła samolotów, integralne powierzchnie sterowe i włazy, łopatki silników i inne kluczowe elementy wyposażenia latającego.
Jako podstawowy surowiec powyższej metalurgii proszków w pobliżu końcowego procesu formowania, koszt i jakość produktów metalurgii proszków są najważniejszymi czynnikami wpływającymi na cenę i wydajność produktów metalurgii proszków. Ltd. w przypadku proszku ze stopu tytanu tradycyjny proces przygotowania jest złożony, kosztowny i ma niską wydajność wąskiego gardła w technologii drobnego proszku, po trzech latach badań i rozwoju nowego sposobu tworzenia procesu przygotowania mikrodrobnego proszku tytanowego, niezależnie ukończył projekt i rozwój poziomu wyposażenia do produkcji proszku, aby osiągnąć wielkość cząstek nowego rodzaju wysokiej jakości proszku tytanowego, można kontrolować poprzez przygotowanie partii. Wydajność drobnego proszku wzrosła z 35% do 80%, a koszt obniżono o ponad 40%, co można zastosować w zaawansowanych dziedzinach produkcyjnych, takich jak formowanie wtryskowe proszków, produkcja przyrostowa i prasowanie izostatyczne na gorąco prochowy. Główne rodzaje produktów obejmują czysty tytan, TC4, TA15 i inne gatunki wysokiej jakości proszków na bazie tytanu o kontrolowanej wielkości cząstek, a także uwodornione proszki stopów na bazie tytanu, uwodornione proszki odwodornione oraz proszki kompozytowe na bazie tytanu dostosowane do indywidualnych potrzeb z metalową osnową .
