Bahagian Suntikan Logam Kepala Golf Titanium Aloi

Teknologi pengacuan suntikan logam aloi titanium dan titanium (MIM) boleh merealisasikan penyediaan berskala besar dan kos rendah produk titanium berbentuk kompleks kecil dan sederhana, yang sangat penting untuk mempromosikan pengeluaran dan penggunaan aloi titanium dan titanium produk. Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd. ialah koleksi pengacuan suntikan logam aloi tembaga, pengacuan suntikan logam berasaskan besi, pengacuan suntikan logam berasaskan keluli tahan karat, pengacuan suntikan logam aloi aluminium, pengacuan suntikan logam aloi nikel, suntikan logam aloi kobalt pengacuan, pengacuan suntikan logam aloi tungsten Perusahaan berteknologi tinggi yang komprehensif menyepadukan R&D, pengeluaran dan penjualan pengacuan suntikan, bahagian suntikan logam kepala golf aloi titanium, pengacuan suntikan logam karbida bersimen, dan bahagian struktur metalurgi serbuk.

Produk Descriction

1. Piawaian pelaksanaan: syarikat melaksanakan pensijilan ISO9001, ISO14001, IATF16949 dengan ketat

Produk telah lulus pensijilan ROHS, FDA EU, dll.

2. Piawaian bahan produk: ISO, GB, ASTM, SAE, EN, DIN, BS, AMS, JIS, ASME, DMS, TOCT, GB

3. Proses utama: MIM pengacuan suntikan logam, PM metalurgi serbuk, tuangan pelaburan, aluminium tuangan mati,

4. Bahan yang tersedia untuk metalurgi serbuk:

Aloi kuprum, asas besi, aloi titanium, tapak keluli tahan karat, aloi aluminium, aloi nikel, aloi kobalt, aloi tungsten, karbida bersimen, aloi hidroksi, bahan magnet lembut dan percetakan 3D boleh disesuaikan mengikut keperluan pelanggan.

Penyelidikan dan Aplikasi

Proses pengacuan suntikan serbuk logam biasanya merangkumi beberapa proses asas seperti penyediaan bahan suntikan, pengacuan suntikan, penyahikatan, pensinteran dan pemprosesan pasca yang diperlukan.

Seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 1, serbuk logam dan komponen pengikat organik dicampur, diuli dan ditumbuk untuk menyediakan bahan suntikan, dan kemudian bahan suntikan disuntik ke dalam acuan pada suhu dan tekanan tertentu, dan selepas penyejukan, ia dirobohkan untuk mendapatkan bahan suntikan tertentu. Badan hijau produk berbentuk kemudiannya tertakluk kepada proses penyahikatan untuk mengeluarkan semua komponen organik kecuali serbuk logam yang terkandung dalam badan hijau untuk menjadi badan ternyah ikatan, dan akhirnya disinter untuk mendapatkan bahagian suntikan logam kepala golf aloi Titanium dengan sifat yang dikehendaki.

Teknologi pengacuan suntikan serbuk logam merealisasikan gabungan organik pengacuan suntikan dan teknologi metalurgi serbuk tradisional, mengatasi kos tinggi proses pemesinan, bentuk mudah proses pengacuan tradisional, kecekapan pengeluaran rendah proses menekan dan grouting isostatik, dan proses pemutus tradisional . Kelemahan banyak kecacatan dan ketepatan toleransi yang rendah telah menggalakkan pengeluaran dan penggunaan produk aloi titanium dan titanium (seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 2).

Rajah.1 Carta alir aloi titanium dan titanium yang dikeluarkan oleh MIM

Rajah.2 Aplikasi aloi titanium dan titanium yang dikeluarkan oleh MIM

Berikut memperkenalkan ciri dan kelebihan bahagian suntikan logam kepala golf aloi Titanium, dan meringkaskan kemajuan penyelidikan teknologi acuan suntikan serbuk logam aloi titanium dan titanium daripada bahan mentah serbuk, sistem pengikat yang biasa digunakan, pengacuan suntikan, penyahikatan dan pensinteran. Masalah utama wujud, dan arah penyelidikan acuan suntikan serbuk logam aloi titanium dan titanium dianalisis.

1. Status penyelidikan acuan suntikan serbuk logam aloi titanium dan titanium

Kajian telah menunjukkan bahawa sifat mekanikal, rintangan kakisan dan sifat bioperubatan produk acuan suntikan aloi titanium dan titanium banyak dipengaruhi oleh ketumpatan relatif, kandungan kekotoran, unsur pengaloian dan struktur mikro.

Selepas produk pengacuan suntikan disinter, ketumpatan relatifnya adalah kira-kira 95 peratus, dan akan ada bahagian tertentu liang sisa.

Liang-liang sisa ini akan menjadi punca keretakan apabila sampel retak, dan mempunyai kesan yang besar terhadap sifat mekanikal bahan seperti kekuatan tegangan, kemuluran, keliatan patah dan kekuatan keletihan. Oleh itu, semakin tinggi ketumpatan relatif produk pengacuan suntikan titanium dan aloi titanium, sifat mekanikalnya lebih baik.

Unsur-unsur kekotoran seperti oksigen, karbon, nitrogen, hidrogen, dan lain-lain, terutamanya oksigen, akan meningkatkan kekuatan hasil, kekuatan tegangan dan kekerasan bahan, dan mengurangkan kemuluran. Unsur kekotoran dilarutkan dalam matriks titanium pada suhu pensinteran. Oleh kerana tiada agen penurunan yang berkesan, sukar untuk mengawal unsur kekotoran titanium dan aloi titanium semasa proses pensinteran. kuantiti.

Struktur mikro aloi titanium dan titanium, termasuk saiz butiran dan komposisi fasa selepas pensinteran, boleh menjejaskan sifat mekanikal bahan. Diambil bersama, bahan aloi titanium dan titanium acuan suntikan dengan prestasi cemerlang mempunyai ketumpatan yang lebih tinggi, kandungan kekotoran yang rendah (biasanya kandungan oksigen), komposisi aloi yang sesuai, butiran halus dan kecacatan yang lebih sedikit semasa pemekatan.

1.1 Bahan mentah serbuk

Pemilihan bahan mentah serbuk adalah satu langkah penting dalam proses pengacuan suntikan serbuk titanium. Taburan saiz zarah dan morfologi serbuk secara langsung mempengaruhi kebolehaliran dan kebolehbentukan bahan suntikan, pengekalan bentuk badan hijau semasa penyahikatan dan pengecutan semasa pensinteran.

Pada masa ini, kaedah penyediaan serbuk aloi titanium dan titanium yang biasa digunakan termasuk kaedah mekanikal dan kaedah pengabusan.

Bentuk serbuk yang diperolehi oleh pengilangan mekanikal (seperti pengilangan bebola, pengilangan bebola kacau, pengilangan bebola getaran tenaga tinggi dan pengilangan jet, dsb.) secara amnya tidak teratur atau bersudut.

Proses penyahhidrogenan penghidrogenan (HDH) adalah untuk mengambil kesempatan daripada kemerosotan jelas titanium selepas penyerapan hidrogen, menghancurkannya dengan pengisaran mekanikal atau jet pulverization, dan kemudian menjalani penyahhidrogenan untuk mendapatkan serbuk titanium berbentuk tidak teratur, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3 (a) ditunjukkan . Kaedah pengabusan (seperti pengabusan gas lengai, pengabusan elektrod berputar rasuk plasma, dan pengabusan gas lebur aruhan elektrod) boleh dijalankan dalam suasana lengai sepenuhnya untuk mengekalkan ketulenan tinggi serbuk mentah, menghasilkan bentuk sfera dan taburan saiz zarah. agak lebar dan mempunyai sifat pembungkusan yang baik, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 3(b).

Di samping itu, berbeza daripada teknologi pengeluaran serbuk keluli, serbuk titanium dengan saiz zarah yang lebih halus adalah lebih sukar untuk dihasilkan. Apabila saiz zarah berkurangan, luas permukaan tertentu meningkat, dan kandungan unsur kekotoran juga meningkat.

Biasanya, saiz zarah serbuk titanium yang digunakan dalam MIM adalah kurang daripada 45 μm. Apabila saiz zarah serbuk terlalu besar, fenomena pemisahan pengikat serbuk mungkin berlaku semasa proses suntikan, mengakibatkan kecacatan. Ia perlu dipertimbangkan sepenuhnya dalam reka bentuk komposisi bahan suntikan dan reka bentuk acuan.

Rajah.3 Serbuk titanium HDH (a) dan gas beratom (b) digunakan dalam MIM

1.2 Pengikat

Pengikat adalah pembawa yang wujud secara berperingkat sepanjang proses pengacuan suntikan. Fungsi utamanya ialah untuk membuat serbuk mengisi acuan secara seragam dalam keadaan bendalir, membentuk bentuk yang dikehendaki, dan mengekalkannya sehingga peringkat pra-sintering.

Dalam proses pengacuan suntikan, pengikat harus mempunyai ciri-ciri berikut: takat lebur rendah, kebolehbasahan yang baik kepada zarah serbuk dan pengawetan cepat, yang mudah untuk penyediaan bahan suntikan; kecairan yang baik pada suhu suntikan; selepas membentuk Ia boleh dengan mudah dikeluarkan dari badan hijau, dan terdapat kurang bahan sisa, dan produk penguraian adalah tidak toksik dan tidak menghakis.

Secara umum, komponen pengikat mengandungi sekurang-kurangnya komponen utama dan komponen sekunder:

Komponen utama digunakan untuk membasahi zarah serbuk logam dan memberikan kecairan yang diperlukan, manakala komponen sekunder memastikan bahawa badan suntikan masih mempunyai kekuatan yang mencukupi semasa proses suntikan dan selepas penyingkiran komponen utama pengikat.

Dalam kebanyakan kes, sistem pengikat mempunyai komponen ketiga, seperti surfaktan, untuk meningkatkan keserasian antara serbuk logam dan polimer.

Mengikut komponen utama komponen pelekat, sistem pelekat yang biasa digunakan boleh dibahagikan kepada sistem berasaskan lilin, sistem berasaskan sebatian aromatik, sistem polioksimetilena, dan sistem berasaskan air.

1.2.1 Pelekat berasaskan lilin

Lilin yang biasa digunakan untuk pengikat sistem berasaskan lilin termasuk beberapa polimer rantai pendek seperti parafin, lilin lebah dan lilin kelapa sawit. Mereka mempunyai takat lebur yang rendah, kebolehbasahan yang baik, rantai molekul yang pendek, dan kelikatan yang rendah, dan perubahan isipadunya lebih kecil daripada polimer lain apabila terurai. , yang bermanfaat untuk memastikan ketepatan dimensi produk.

Komponen sekunder yang biasa digunakan bagi sistem berasaskan lilin ialah polipropilena, polietilena, kopolimer etilena-vinil asetat dan polimetil metakrilat berat molekul tinggi, dsb. Selain lilin dan pengikat tulang belakang, Agen aktif permukaan, seperti asid stearik, digunakan untuk meningkatkan keserasian antara serbuk dan polimer.

Sistem pengikat berasaskan lilin terawal yang dilaporkan dalam kesusasteraan ialah Kaneko et al. menggunakan parafin-poli-n-butil metakrilat-etilena vinil asetat kopolimer-dibutil ftalat sebagai pengikat untuk dicampur dengan serbuk titanium untuk menyediakan bahan suntikan. , pemuatan serbuk sebanyak 56 peratus, dan disinter pada 1300 darjah dan 1.3 Pa selepas penyahikatan. Sampel tersinter yang diperolehi mempunyai ketumpatan relatif 94 peratus dan kekuatan mampatan 1000 MPa, tetapi hampir tiada kemuluran kerana kandungan kekotoran yang terlalu tinggi.

mengkaji proses penyahikatan dua langkah yang menggabungkan penyahikatan vakum dan penyahikatan atmosfera argon, yang secara ketara mengurangkan kandungan karbon dan oksigen dalam bahagian tersinter.

Guo et al. menggantikan bahagian parafin dengan polietilena glikol dengan kebolehbasahan yang lebih baik, membangunkan sistem pengikat asid parafin-polietilena glikol-polietilena-polipropilena-stearik, dan menggunakannya dalam Dalam pengacuan suntikan aloi titanium tulen dan titanium-aluminium-vanadium, bahagian tersinter mempunyai pengekalan bentuk yang baik dan turun naik dimensi yang kecil. Disebabkan oleh pengurangan kandungan oksigen dan karbon, prestasi juga bertambah baik, dan prestasi yang lebih baik diperolehi.

Di samping itu, sesetengah penyelidik menggunakan lilin sawit untuk menggantikan sebahagian parafin dan minyak sawit untuk menggantikan sepenuhnya parafin [14] untuk sistem pengikat berasaskan lilin, dan kesan pembentukannya juga sangat baik, tetapi kerana unsur oksigen yang terkandung dalam lilin sawit itu sendiri juga Sumber oksigen, jadi kandungan karbon dan oksigen produk akhir adalah lebih tinggi sedikit, dan sifat mekanikal tidak sebaik sistem parafin.

Sistem pengikat berasaskan lilin optimum yang dilaporkan dalam kesusasteraan telah dicadangkan oleh Friederici et al. . Semasa eksperimen, nisbah parafin, polietilena berketumpatan rendah dan asid stearik telah dilaraskan untuk membentuk empat nisbah pengikat. Melalui proses pembentukan, penyahikatan dan pensinteran bahan suntikan yang berbeza, sampel dengan ketumpatan relatif 98.1 peratus dan komposisi kimia yang memuaskan titanium tulen sekunder diperolehi.

Sistem pengikat berasaskan lilin menduduki kedudukan penting dalam pengacuan suntikan, tetapi kerana sistem pengikat berasaskan lilin menggunakan pelarut organik untuk penyahikatan pelarut dan mempunyai kecekapan penyahgris yang rendah, penyelidik terus berinovasi atas dasar ini dan membangunkan pelekat baharu. sistem ejen.

1.2.2 Pelekat berasaskan sebatian aromatik

Sebatian aromatik (seperti naftalena, antrasena, dll.) boleh dibubarkan pada suhu yang sangat rendah. Di bawah keadaan tekanan rendah, ia boleh ditukar secara langsung daripada pepejal kepada gas melalui pemejalwapan pada suhu yang lebih rendah daripada takat leburnya. Sebatian aromatik digunakan sebagai pengikat. Pemisahan boleh meningkatkan kecekapan proses penyahikatan.

Weil et al. menggunakan sebatian aromatik dalam pengacuan suntikan serbuk titanium. Dalam penyelidikannya, aloi titanium-aluminium-vanadium padat dan aloi titanium-aluminium-vanadium berliang telah disediakan menggunakan naftalena, 1 peratus asid stearik dan 3 peratus -12 peratus kopolimer etilena vinil asetat sebagai pengikat.

Semasa eksperimen, memandangkan naftalena disublimasikan secara langsung kepada gas dan dinyahcas, tiada fasa cecair muncul semasa proses penyahikatan, dan isipadu sampel tidak berubah, dan tidak seperti penyahgris pelarut, tenaga permukaan yang terlibat dalam kaedah pemejalwapan adalah rendah, yang bermaksud biasa. kecacatan nyahgris seperti ubah bentuk. , keretakan, dan lain-lain boleh dielakkan, percubaan akhirnya memperoleh ketumpatan relatif sampel tersinter 96.6 peratus, dan kandungan karbon tidak meningkat.

Walaupun sistem pengikat telah mencapai prestasi produk yang cemerlang, sebatian aromatik dalam sistem masih mempunyai kesan ke atas alam sekitar dan kesihatan fizikal, dan belum disusuli oleh penyelidikan dan aplikasi berskala besar.

1.2.3 Pelekat berasaskan POM

Polyoxymethylene pertama kali digunakan dalam sistem pelekat oleh Celanese Corp pada tahun 1984, dan kemudian dibangunkan oleh BASF, yang membolehkan komponen pelekat tidak mengandungi lilin dan komponen berat molekul kecil.

Polioksimetilena ialah komponen utama sistem pengikat, dan polietilena (PE) ditambah secara beransur-ansur sebagai pengikat rangka dalam proses pembangunan kemudian.

Berdasarkan sistem pengikat ini, BASF kini membentuk sebatian pengacuan suntikan meliputi pelbagai jenis bahan termasuk keluli aloi rendah, keluli tahan karat, keluli alat, aloi titanium dan titanium serta seramik.

Ciri yang luar biasa bagi polioksimetilena ialah ia lebih sensitif kepada reagen berasid dan terdedah kepada penguraian asid. Oleh itu, dengan merawat badan hijau dalam suasana berasid yang lebih rendah daripada suhu pelembutannya, polioksimetilena berada dalam keadaan pepejal, yang mengelakkan kecacatan seperti retak dan pengembangan yang disebabkan oleh pendidihan komponen pengikat, dan mempunyai ubah bentuk kecil dan pengekalan bentuk yang baik. . Kawalan saiz yang tepat.

Di samping itu, disebabkan oleh kadar resapan yang besar, berbanding dengan kaedah nyahgris yang lain, kadar nyahgris lebih tinggi, yang boleh mencapai 10 kali ganda kadar penyahikatan pelarut tradisional, sambil membenarkan penyahikatan saiz yang lebih tebal.

Walaupun sistem pelekat berasaskan POM mempunyai banyak kelebihan di atas, ia juga mempunyai banyak kelemahan.

Wap asid nitrik yang menghakis sering digunakan sebagai pemangkin dalam proses penyahikatan pemangkin. Di satu pihak, polioksimetilena mungkin terurai semasa penyediaan pra-suntikan dan peringkat pengacuan suntikan, mengakibatkan formaldehid yang sangat toksik, dan produk penguraian perlu dibakar dalam dua langkah. Sebaliknya, suasana berasid yang memainkan peranan pemangkin lebih menghakis peralatan dan memerlukan lebih banyak pelaburan.

1.2.4 Pelekat berasaskan air

Pelarut penyahikatan (seperti heptana dan heksana) atau hasil penguraian komponen pengikat (monomer aromatik dan formaldehid) yang digunakan dalam sistem pengikat yang disebutkan di atas adalah lebih kurang berbahaya kepada alam sekitar dan pengendali. Oleh itu, adalah sangat penting untuk membangunkan sistem pengikat menggunakan pelarut mesra alam.

Sistem pengikat mesra alam sedia ada menggunakan air sebagai pelarut penyahikatan.

Mengikut peranan air yang berbeza dalam penyediaan bahan suntikan, sistem pengikat tersebut boleh dibahagikan kepada dua jenis: berasaskan gel dan bukan berasaskan gel.

Polimer yang biasa digunakan untuk sistem bukan berasaskan gel ialah polietilena glikol, yang mempunyai sifat yang lebih baik dan murah serta mudah didapati. Polietilena glikol dengan berat molekul rendah boleh dikeluarkan dengan cepat dan hampir sepenuhnya pada 60 darjah, dan berat molekul polietilena glikol yang biasa digunakan berjulat antara 500 hingga 2000. Pengikat tulang belakang yang biasa digunakan ialah polimetil metakrilat dengan berat molekul 10,000.

menggunakan komponen pengikat larut air bagi asid polietilena glikol–polimetil metakrilat–stearik pada pemuatan serbuk 69 peratus .

Dalam eksperimen, polietilena glikol telah dikeluarkan sepenuhnya dalam air pada 55 darjah selama 5 jam, dan polimetil metakrilat telah dikeluarkan sepenuhnya dalam aliran argon ternyahikat panas pada 440 darjah. Kandungan oksigen akhir (pecahan jisim) sampel yang disediakan ialah 0.2 peratus, kekuatan tegangan yang sepadan ialah 850~880 MPa, dan pemanjangan ialah 8.5 peratus ~16 peratus, yang memenuhi standard ASTM gred 5 Ti.

Kebanyakan pengikat berasaskan gel adalah bahan semula jadi, seperti selulosa, agar-agar kanji, dll.

Tokura menggunakan agar-agar untuk menggantikan pengikat polimer dalam pengacuan suntikan serbuk titanium, dan mengkaji kestabilan terma, keterlarutan dan kelikatan suntikan sistem pengikat.

Laporan Serbuk Logam (MPR) melaporkan kajian mengenai penghasilan implan mulut aloi titanium menggunakan pelekat berasaskan agar, yang terdiri daripada bahan penguat agar, air dan gel.

Suzuki et al menyediakan sampel dengan ketumpatan relatif 97.3 peratus dengan menggunakan pengikat yang mengandungi 4 peratus pecahan jisim agar (berat molekul 82 500), pecahan jisim karbon dan oksigen sampel ialah 0.33 peratus dan 0.3 peratus , masing-masing, dan kekuatan hasil ialah 539 MPa. , pemanjangan adalah kira-kira 10 peratus. Keputusan eksperimen menunjukkan bahawa apabila agar berat molekul tinggi digunakan, kekuatan gel meningkat, tetapi kandungan karbon dan oksigen sisa lebih tinggi, mengakibatkan penurunan ketumpatan tersinter bahagian tersinter, dan kekuatan tegangan dan pemanjangan yang lebih rendah.

Pengikat berasaskan air bukan berasaskan gel mudah dikawal, peralatan nyahgris adalah lebih murah daripada kaedah nyahgris lain, dan pengikatnya boleh terbiodegradasi dan tidak toksik kepada mikroorganisma, tetapi rawatan air sisa nyahyah memerlukan kos tambahan.

Kawalan saiz bahagian akhir yang dihasilkan oleh bahan suntikan sistem pengikat berasaskan gel adalah sukar, dan komposisinya tidak cukup stabil, dan keadaan proses dan kawalan kualiti sukar, dan penyelidikan dan pengoptimuman lanjut masih diperlukan.

1.3 Pengacuan suntikan, penyahikatan dan pensinteran

Parameter proses pengacuan suntikan ditentukan oleh sifat bahan suntikan dan geometri produk sasaran.

Seperti yang dinyatakan di atas, saiz zarah serbuk titanium biasanya kasar. Berbanding dengan pengacuan suntikan bahan keluli tahan karat, ia adalah mudah untuk menghasilkan fenomena pemisahan serbuk pengikat. Sebelum pengacuan suntikan, parameter proses pengacuan yang sesuai hendaklah dirumus mengikut sifat reologi bahan suntikan untuk mengurangkan Kecacatan pada badan yang terbentuk.

[Wang et al.] menggunakan aloi Ti–6Al–4V yang digabungkan dengan sistem pengikat berasaskan lilin serbuk untuk menyediakan bahan pengacuan suntikan, dan menguji dan menganalisis sifat reologi bahan suntikan di bawah beban dan suhu serbuk yang berbeza, menyediakan asas untuk merumuskan yang sesuai parameter pengacuan untuk proses pengacuan suntikan. .

Park et al. menggunakan serbuk titanium aerosol, serbuk titanium HDH dan serbuk titanium HDH sferoid untuk menyediakan bahan suntikan, dan mengukur sifat reologi dan tingkah laku penyahikatannya, dan mencadangkan indeks kebolehbentukan bahan suntikan. Prestasi telah dinilai, dan keputusan analisis memberikan asas teori untuk penggunaan serentak serbuk HDH dan serbuk aerosol dalam sistem suntikan.

Berdasarkan proses simulasi eksperimen dan berangka, parameter proses optimum untuk penghasilan bahagian acuan suntikan logam bebas kecacatan dengan sifat mekanikal yang dikehendaki telah dibincangkan oleh Barriere et al., berdasarkan teknik pemodelan menggunakan persamaan aliran dua fasa dan baru pembangunan Algoritma eksplisit digunakan untuk merealisasikan ramalan fenomena pengasingan bahan dalam proses suntikan menggunakan simulasi berangka.

Chen et al. menggunakan serbuk pra-aloi Ti–6Al–4V hidrodehidrodehidrogenasi dan sistem pengikat larut air untuk menyediakan bahan suntikan, dan kemudian mengukur kadar penyingkiran polietilena glikol, komponen pengikat larut air, dalam sampel ketebalan yang berbeza pada suhu yang berbeza, dan membentuk formula. Model matematik penyahikatan terkawal resapan digunakan untuk menentukan mekanisme penyahikatan sistem pengikat.

Sidambe et al. menggunakan kaedah Taguchi untuk menentukan gabungan optimum parameter seperti suhu pensinteran optimum, masa, kadar pemanasan dan suasana.

Nor et al. menggunakan sistem pengikat stearin sawit dan polietilena untuk menyediakan bahan suntikan Ti-6Al-4V, dan menggunakan kaedah Taguchi untuk merumuskan proses pengeluaran yang optimum, dan akhirnya memperoleh sampel dengan kekuatan hasil 934.4 MPa dan pemanjangan sebanyak 10 peratus . Keseluruhan sifat memenuhi keperluan yang dinyatakan dalam ASTM B348-02 Aloi Titanium Perubatan.

Obasi et al. menyediakan spesimen Ti–6Al–4V dengan sifat yang memenuhi keperluan aloi titanium ASTM B348–02 gred 23, dan mengkaji kesan perubahan dalam sistem parameter proses asas pada proses penyahikat dan pensinteran haba komponen MIM serbuk Ti–6Al–4V .

Limberg et al. menyediakan Ti–45Al–5Nb–0.2B–0.2C dengan mencampurkan serbuk unsur semasa proses pengacuan suntikan, dan mengkaji kesan masa pensinteran dan suasana pensinteran ke atas sifat tegangan dan struktur mikro, dan memperoleh sifat anti-rintangan. Sampel dengan kekuatan tegangan kira-kira 630 MPa.

Guo et al. menyediakan bahan titanium tulen dan Ti–6Al–4V dengan teknologi pengacuan suntikan, mengkaji kesan proses rawatan haba seperti penekanan dan penyepuhlindapan isostatik panas pada sifat bahan aloi, dan mencirikan secara kualitatif kesan rawatan haba melalui struktur mikro dan sifat mekanikal ujian. dan pencirian kuantitatif, struktur mikronya ditunjukkan dalam Rajah 4.

Bahan suntikan disediakan dengan mencampurkan serbuk titanium beratom gas, serbuk titanium terhidrogenasi dan sistem pengikat berasaskan lilin. Selepas pengacuan suntikan, pelarut dinyahikat dalam campuran heptana dan etanol, dan suhu dinaikkan kepada 350, 420, Selepas dipegang pada 600 darjah, pengikat dikeluarkan sepenuhnya, dan suhu pensinteran adalah 1230 darjah selama 3 jam. Akhir sekali, sifat tegangan bagi sampel tersinter ialah 389-419 MPa, dan pemanjangan ialah 2 peratus -4 peratus .

Ahli kumpulan penyelidikan ini menggunakan serbuk titanium beratom gas dan sistem pengikat larut air untuk menyediakan sampel titanium tulen, dan mengkaji kesan suhu pensinteran dan masa penahanan ke atas sifat sampel titanium tulen. Vakum 3 Pa, suhu pensinteran 1350 darjah dan pemanjangan 20.3 peratus selepas ditahan selama 3 jam, yang mematuhi sepenuhnya sampel optimum prestasi metalurgi serbuk ASTM F2989-13, ketumpatan relatif 96.9 peratus , kekuatan tegangan 443 MPa, bioperubatan Gred II standard titanium tulen.

Rajah.4 Struktur Mikro sampel Ti (a) dan Ti-6Al-4V (b) yang disediakan oleh bahan suapan berasaskan lilin

2 Bahan acuan suntikan titanium dan aloi titanium baharu

Aloi titanium dan titanium kini digunakan secara meluas dalam ortopedik, peranti berkaitan stomatology dan implan perubatan, tetapi disebabkan perbezaan antara sifat mekanikalnya dan sifat mekanikal tulang manusia (modulus elastik adalah kira-kira 20 GPa), ia dihasilkan pada tulang. / antara muka implan. Kesan perisai tekanan, yang mengakibatkan kesan klinikal jangka panjang mungkin sangat terjejas, seperti yang ditunjukkan dalam Rajah 5.

Oleh itu, penyelidik menyesuaikan sifat mekanikal bahan titanium dengan mengubah struktur dan komposisi aloi bahan titanium untuk menjadikannya lebih dekat dengan struktur dan sifat tulang manusia semula jadi.

Rajah.5 Perbandingan modulus keanjalan aloi titanium bioperubatan

2.1 Bahan titanium berliang dan komposit titanium-seramik

Bahan titanium berliang dan bahan sistem aloi titanium baharu mempunyai struktur liang dan sifat mekanikal yang sesuai, dan merupakan bahan implan yang sesuai untuk penggantian ortopedik.

Di satu pihak, ia boleh mengurangkan ketidakpadanan tekanan antara implan dan tisu tulang dengan berkesan, dengan itu mengurangkan kesan perlindungan tekanan dan merealisasikan fungsi implan yang berkekalan dan berkesan; sebaliknya, struktur berliang adalah syarat yang diperlukan untuk pertumbuhan sel tulang ke dalam implan. Struktur berliang yang saling berkaitan boleh membenarkan laluan sejumlah besar cecair badan, yang boleh menggalakkan lagi pertumbuhan sel tulang.

Gu et al. membentuk aloi TC4 jenis baharu dengan struktur liang terbuka dengan menambahkan TiH2 kepada serbuk unsur titanium-aluminium-vanadium sebagai agen berbuih dan agen aktif. Pengagihan saiz liang adalah seragam, saiz liang adalah 90 ~ 190 μm, dan keliangan adalah kira-kira 43 peratus ~ 59 peratus . , modulus elastik berjulat dari 5.8 hingga 9.5 GPa. Engin et al. [35] menggunakan pengacuan suntikan serbuk (PIM) digabungkan dengan teknologi agen pembentuk liang untuk menyediakan aloi titanium mikroliang, dan mengkaji kesan jumlah polimetil metakrilat agen pembentuk liang pada ketumpatan dan rintangan mampatan aloi. dan modulus elastik.

Tuncer et al. menggunakan serbuk sfera beratom, serbuk titanium HDH dan sistem pengikat berasaskan lilin, dengan menambahkan sejumlah NaCl dan KCl sebagai agen pembentuk liang, untuk mengkaji kesan serbuk awal terhadap prestasi produk titanium berliang akhir, dan selanjutnya dengan melaraskan agen pembentuk liang. Mengikut dos ejen, bahan titanium berliang dengan keliangan yang diperlukan dan saiz liang implan perubatan boleh diperolehi, dan komposisi kimia bahan boleh memenuhi standard titanium tulen tertier.

Chen et al. menggunakan NaCl sebagai agen pembentuk liang yang digabungkan dengan suntikan berasaskan lilin serbuk titanium terhidrogenasi untuk menyediakan sampel pengacuan suntikan. Dengan melaraskan jumlah NaCl, lubang komunikasi boleh terbentuk di dalam bahagian suntikan, dan sifat mekanikalnya adalah serupa dengan tulang cancellous.

Barbosa et al. pertama kali menggunakan serbuk Fe22Cr untuk menguji sifat reologi bahan suntikan sistem pengikat yang berbeza. Mengikut keputusan ujian prestasi, sistem pengikat berasaskan lilin yang sesuai telah dipilih, dan kemudian digabungkan dengan serbuk Ti dan agen pembentuk liang NaCl untuk penekanan panas dan pengacuan suntikan berbilang komponen. , komponen implan tulang belakang dengan teras berliang luar yang padat dan kecerunan keliangan telah disediakan dengan nyahyah dan pensinteran.

Rajah.6 Komponen pengacuan suntikan titanium berliang menggunakan NaCl sebagai pemegang ruang

Hydroxyapatite (HA) mempunyai kelebihan unik dalam penggantian tulang dan pembinaan semula tulang kerana komposisi kimia dan struktur kristalnya sebagai tisu tulang manusia semulajadi, dan telah mula memainkan peranan yang semakin penting dalam peranti bioperubatan. .

Walau bagaimanapun, HA rapuh dan mempunyai sifat mekanikal yang lemah, jadi ia tidak boleh digunakan sebagai komponen galas beban sahaja. Oleh itu, jenis bahan bioperubatan baharu yang terdiri daripada bahan HA dan titanium telah muncul.

Thian et al.] mengkaji penyediaan komposit Ti6Al4V/HA melalui pengacuan suntikan. Mula-mula, serbuk komposit Ti6Al4V/HA disediakan dengan kaedah pemendakan seramik, dan kemudian serbuk yang disediakan dicampur dengan pengikat komersial PAN-250S untuk menyediakan bahan suntikan. Sifat reologi bahan suntikan telah diuji, dan kadar pemanasan semasa proses penyahikatan dikaji. Pengaruh kadar aliran gas atmosfera penyahikatan dan suasana penyahikatan pada kecacatan bahagian yang dinyahikat, jumlah penyingkiran pengikat dan kandungan karbon sisa; pengaruh parameter proses pensinteran (kadar pemanasan, suhu pensinteran, masa penahanan, kadar penyejukan, dsb.) Keliangan sampel yang diperoleh adalah kira-kira 50 peratus ; selain itu, proses degradasi biologi bahan Ti6Al4V/HA yang disediakan dalam persekitaran bendalir badan telah dianalisis dan dicirikan oleh keputusan ujian sifat mekanikal.

2.2 Bahan aloi titanium baharu

Bidang bioperubatan adalah cabang penting dalam penggunaan bahan titanium, dan arah permintaan penggunaannya secara langsung mempengaruhi trend pembangunan bahan titanium.

Bahan titanium awal adalah terutamanya titanium tulen ( fasa), tetapi bahan titanium tulen mempunyai kekuatan rendah dan rintangan haus yang lemah, dan kemudian membangunkan kekuatan tinggi dan keliatan tinggi serta jenis yang diwakili oleh aloi Ti6Al4V, Ti6Al7Nb dan Ti5Al2.5Fe.

Aust et al. berjaya menghasilkan bahan skru tulang dengan prestasi cemerlang menggunakan serbuk Ti6Al7Nb dan sistem pengikat berasaskan lilin (parafin ditambah PE ditambah asid stearik), seperti ditunjukkan dalam Rajah 7, dengan ketumpatan relatif 97.6 peratus , kekuatan tegangan 815 MPa, dan hasil kekuatan 714 MPa. Pemanjangan 8.7 peratus .

Hasil penyelidikan menunjukkan bahawa unsur aloi seperti Al dan V dalam aloi titanium-aluminium-vanadium yang digunakan secara meluas dan aloi titanium-aluminium-niobium akan membebaskan ion unsur Al dan V sitotoksik selepas implan memasuki tubuh manusia, menyebabkan kemudaratan kepada tubuh manusia. . .

Hasilnya, penyelidik telah menjalankan satu siri pembangunan sistem aloi -titanium generasi baharu yang mengandungi Nb, Ta, Zr, Mo, Sn dan unsur biokeselamatan lain tanpa unsur Al dan V.

Pada masa ini, aloi bio-titanium yang telah dibangunkan dan dikaji terutamanya termasuk Ti-15Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-35Nb-7 Zr-5Ta, Ti-12Mo-6Zr-2Fe, Ti-35.3Nb-5.1Ta-7.1Zr dan Ti- 29Nb-13Ta-4.6Zr et al [44]. Disebabkan oleh batasan teknologi pengilangan dan aspek lain, sistem aloi ini jarang digunakan dalam proses pengacuan suntikan serbuk.

Zhao et al. menjalankan eksperimen pengacuan suntikan menggunakan serbuk titanium dan serbuk niobium, dan berjaya menyediakan aloi dwi fasa TiNb dengan ketumpatan relatif kira-kira 95 peratus . Melalui ujian sifat mekanikal jasad hijau, bahagian ternyahikat dan bahagian tersinter, serta pensinteran dengan kandungan komposisi aloi yang berbeza Kesan kandungan Nb ke atas struktur mikro dan sifat mekanikal aloi telah dikaji dengan membandingkan pemerhatian dan perbandingan struktur mikro aloi.

Arockiasamy et al. menyediakan aloi Ti5Fe5Zr dengan menambahkan unsur Fe dan Zr kepada serbuk titanium tulen HDH, dan mengukur sifat mekanikal aloi. mekanisme.

Skru tulang Ti6Al7Nb disediakan oleh MIM

3. Tinjauan

Graviti tentu yang rendah, kekuatan spesifik yang tinggi, biokompatibiliti dan rintangan pengoksidaan yang sangat baik, dan rintangan kakisan yang baik bagi aloi titanium dan titanium menjadikannya mempunyai aplikasi hebat dalam aeroangkasa, perubatan, kimia, automotif dan barangan pengguna harian. Potensi pembangunan.

Berbanding dengan teknik pemprosesan tradisional, seperti penempaan, pemutus dan pemesinan, pengacuan suntikan serbuk mempunyai kelebihan yang jelas, komposisi aloi seragam, kadar penggunaan bahan mentah yang tinggi, dan kapasiti pengeluaran kuat bahagian kompleks berskala besar, yang boleh menggalakkan pengeluaran titanium. dan produk aloi titanium. dan aplikasi.

Walaupun beberapa kemajuan telah dibuat dalam penyelidikan pengacuan suntikan titanium dan aloi titanium, dalam proses pengeluaran perindustrian sebenar, harga bahan mentah serbuk berkualiti tinggi adalah agak tinggi, transformasi dan penggunaan sistem aloi titanium berkualiti tinggi baru. kepada pengacuan suntikan tidak mencukupi, dan sukar untuk mengawal komposisi kimia produk. Beberapa siri masalah, seperti yang lebih besar, masih perlu diselesaikan.

Di samping itu, dengan perkembangan pesat teknologi sistem mikro dalam beberapa tahun kebelakangan ini, permintaan untuk komponen kompleks mikro yang digunakan dalam sistem mikro terus meningkat. Pengacuan suntikan serbuk perlu dipindahkan daripada jenis produk tradisional kepada produk mikro dan dikembangkan menjadi suntikan mikro serbuk. teknologi membentuk.

Pada masa ini, kebanyakan teknologi pengacuan suntikan mikro memberi tumpuan kepada sistem polimer, keluli tahan karat dan bahan lain. Masih banyak masalah yang perlu dikaji dalam pengacuan suntikan mikro aloi titanium dan titanium.

Oleh itu, pembangunan penyelidikan pengacuan suntikan aloi titanium dan titanium harus memberi tumpuan kepada penyelidikan dan pembangunan sistem aloi titanium baharu, pembangunan teknologi penyediaan serbuk aloi titanium berkualiti tinggi kos rendah, dan penyelidikan pengacuan suntikan mikro titanium. bahan yang sesuai untuk peranti mikro dan kompleks.

Dengan penyelidikan mendalam mengenai teknologi pengacuan suntikan aloi titanium dan titanium, dipercayai teknologi pengacuan suntikan titanium dan aloi titanium akan mencapai kemajuan yang besar, dan kemudian menggalakkan perkembangan pesat industri titanium.

Proses Pemutus Selepas

1. Rawatan haba: penyepuhlindapan, pengkarbonan, pembajaan, pelindapkejutan, penormalan, pembajaan permukaan

2. Peralatan pemprosesan: CNC, WEDM, pelarik, mesin pengilangan, mesin penggerudian, pengisar, dll.;

3. Rawatan permukaan: penyemburan serbuk, penyaduran krom, lukisan, letupan pasir, penyaduran nikel, menggembleng, menghitam, menggilap, membiru, dll.

Acuan dan Lekapan Pemeriksaan

1. Hayat perkhidmatan acuan: biasanya separa kekal. (kecuali buih yang hilang)

2. Masa penghantaran acuan: 10-25 hari, (mengikut struktur produk dan saiz produk).

3. Penyelenggaraan perkakas dan acuan: Zhongwei bertanggungjawab untuk bahagian ketepatan.

Kawalan kualiti

1. Kawalan kualiti: kadar kecacatan kurang daripada 0.1 peratus .

2. Sampel dan percubaan akan diperiksa 100 peratus semasa pengeluaran dan sebelum penghantaran, pemeriksaan sampel untuk pengeluaran besar-besaran mengikut piawaian ISDO atau keperluan pelanggan

3. Peralatan ujian: pengesanan kecacatan, penganalisis spektrum, penganalisis imej emas, mesin pengukur tiga koordinat, peralatan ujian kekerasan, mesin ujian tegangan.