钛及钛合金粉末注射成形技术研究进展

金属粉末注射成形技术发展探究顾海峰摘要：金属粉末注射成形（Metal powder injection molding，MIM）技术，是一种新型的近净成形技术，主要用来生产形状小、结构复杂的零部件。

文章针对MIM技术的发展应用进行探究，综述了MIM工艺流程和技术特点、气雾化粉末与水雾化粉末的对比、MIM技术的应用现状、MIM工艺中的常见问题及解决对策，以期促进MIM技术进一步发展。

关键词：MIM技术；工艺流程；应用现状；问题；解决对策MIM技术起源于20世纪70年代，由美国学者首次开发成功。

到了80年代，关于MIM技术的理论和应用研究活动广泛开展，这一时期脱脂工艺用时明显缩短，产品尺寸精度得以提高。

进入21世纪，随着新材料、新工艺的出现，MIM向着产业化发展，解决了难熔金属基复合材料的加工问题。

在金属材料加工领域，人类追求金属零件一体成形的梦想从未停止，MIM技术是当今金属零件制造的顶尖技术，被誉为“金属加工技术的未来”。

以下结合现有研究成果，对MIM技术的发展与应用进行探讨。

1 MIM工艺流程和技术特点1.1 MIM工艺流程MIM工艺流程为：金属粉末+粘结剂→混炼制粒→注射成形→脱脂→烧结→后处理→成品。

主要材料和关键工艺介绍如下。

1.1.1 金属粉末理论上，满足粉末冶金要求的金属，均能用在MIM工艺中。

目前常用的金属粉末有：①低合金钢，如Fe-2Ni、Fe-8Ni；②不锈钢，如304L、440C、17-4PH；③硬质合金，如WC-6Co；④重合金，如W-Ni-Fe、W-Cu；⑤钛合金，如TiAl、Ti-6Al-4V、TiMo；⑥新型合金，如Fe-Al-Si、无Ni奥氏体不锈钢。

制备金属粉末，主要方法有雾化法、羰基法、电解法、还原法、研磨法等。

实践证实，粉末粒度大小、粉末之间的摩擦力，均会影响混料的均匀度。

粉末粒度越小、摩擦力越小，混料均匀度越高，有助于提高工艺质量。

1.1.2 粘结剂MIM工艺中，对粘结剂的要求为：粘度与熔点低，固化性、流动性、湿润性好，各组分不会分离，不会与金属粉末发生反应，分解温度高于混料温度、成形温度，且产物无毒无害、可循环使用。

医用钛及钛合金种植体材料的研究进展 【摘要】从钛及其合金的成分、组织与性能、钛表面的腐蚀与离子释放、钛及其合金的组织反应和钛的表面活性化处理等四个方面综述了近几年有关钛及其合金种植体材料的研究进展,提出具有合适粗糙度、表面离子释放少的活性表面设计和制作将是今后的重要研究方向之一。

现代科学技术的进步已使得人类能够进行改造和创建新的生命形态，器官的人工化成为当今医学科学的尖端技术之一。

其潜在的核心是医用生物材料的开发，医用生物材料的发展将使人们把处理人体失去功能组织的方法由组织去除、组织替代最终实现组织重建[1]。

目前，生物材料的世界市场份额已超过120亿美元，而且由于社会的进步、技术的发展和人口老龄化的加剧，它正以7％的速度增长[2]。

由于其广阔的应用前景，日本、意大利、美国等发达国家投巨资支持生物材料的研究和开发，我国亦加大了对生物材料领域的资助力度，以对抗激烈的国际竞争。

人工牙、人工关节和人工骨等硬组织替代材料在医用生物材料的应用中占有较大比例,并以较快速度增长[3]。

在人工种植体的研究和应用中，钛、钛合金及其磷灰石涂层复合材料一直倍受关注。

磷灰石生物陶瓷由于具有良好的生物活性和生物相容性,作为涂层材料，它能促进种植体与骨形成骨性结合，降低种植体金属离子向人体的释放和保护金属表面不受环境因素的影响。

对于多孔金属种植体，能够促进骨长入[4]。

因此，钛与钛合金表面热喷涂磷灰石涂层种植体材料因其优异的早期临床效应而在研究和应用中日益得到重视[5～10]。

但由于金属―陶瓷界面的存在以及喷涂所引起的结晶度的降低，羟基磷灰石的分解与表面粗糙度的提高会导致涂层的剥离[11～13]和植入后涂层表面的溶解[14]，从而影响种植体的长期效果。

因此不少学者近年来积极开展了新型钛合金及钛表面活性的研究。

与传统的不锈钢和钴基合金相比，钛及其合金由于具有低密度、低模量、高强度、优异的生物相容性和耐腐蚀性等特点而在生物材料领域获得越来越广泛的应用，而且钛在地壳中储量丰富（0.6％,在所有元素中排第9位，在常用金属元素中仅次于铁、镁、铝排第4位），具有进一步开发的潜在优势，是理想的、应用前景广阔的生物医学工程材料。

钛战钛合金的制备技能钻研及应用现状之阳早格格创做纲要：钛及钛合金概括力教本能劣良，正在航空航天、航海、化工等范围得到广大应用.用粉终冶金法治制整部件，资料利用率下，落矮死产成本.果此，下本能粉终冶金钛合金的钻研与应用连年去非常活跃，对付制备钛及钛合金粉终起到了很大的促进效率.金属注射成形( MIM) 技能是暂时最具劣势的粉终冶金成形技能之一，可制制下本量、下粗度的搀杂整件.闭键词汇：钛及钛合金；粉终冶金；金属注射成形；钻研与应用；1、序止：钛及钛合金具备稀度矮、比强度下、耐腐蚀性强、下温下抗蠕变本能佳、焊交本能劣良、死物相容性劣同等便宜，被广大应用于航空航天、航海、冶金、石油、化工、收电、汽车、医药、电子、体育及戚忙等范围.然而，由于钛的提与、熔炼、加工格中艰易，果此死产成本很下.钛锭的死产成本约为共本量钢锭的30倍，铝锭的6倍，而航空航天用的钛合金整部件果加工费下贵，死产费用便更大了.粉终冶金技能是一种由粉终直交成形，死产整部件的工艺要收.从技能上瞅，用该要收可赢得身分无偏偏析、本能宁静劣良、构制匀称的整部件；从经济上瞅，该要收是一种少切屑或者无切屑的工艺，资料利用率险些不妨达到100%，节省了加工费，普及了死产率2、钛及钛合金粉终注射成形技能金属注射成形要收是好国正在20世纪70年代收明的，是死产形状搀杂下粗度整部件的近洁形制制要收得到的烧结体稀度下，强度也下.其工艺过程为：混同配料→注射成形→脱除粘结剂( 简称脱脂)→烧结.由于成形坯的受压历程是匀称等压压制历程，所以成形坯的力教本能是各背共性的.我国钛及钛合金粉终注射成形钻研初于20 世纪90 年代终.主要钻研单位有北京科技大教、广州有色金属钻研院战中北大教等，并正在杂钛及Ti- 6Al-4V 合金注射成形圆里博得了一定科研成果，但是仍已产死财产化死产.钛及钛合金粉终注射成形产品主要有汽车整部件、调理器械、牙科植进体、下我妇球头战表壳等.暂时，杂钛、Ti- 6Al- 4V、Ti A1、Ti- Mo- A1、Ni Ti 战其余一些钛基资料粉终皆已乐成天采与了注射成形工艺去制制整部件.钛及钛合金注射成形技能的主要阻拦有：①矮氧球形钛粉终的代价下；②粘结剂的采用战去除工艺；③间隙元素的去除等.3、钛及钛合金粉终注射成形工艺产品本能战尺寸粗度是金属注射成形最后统制的指标.产品本能的佳坏以及尺寸粗度的下矮与本料、混炼、注射、脱脂、烧结等工艺历程有着稀切的闭系.3.1 粉终的制备3.1.1 杂钛粉暂时，注射成形用的杂钛粉的制制要收有:氢化脱氢法战睦体雾化.氢化脱氢粉的特性是粉终为形状没有准则的细粉，比表面积大，氧含量下.而气体雾化粉的形状为球形，与形状没有准则的氢化脱氢粉相比，其震动性战充挖性佳，表面积小，制备历程的传染小，氧含量矮，如果增加一定量的氢化脱氢粉可进一步革新成形性，是钛注射成形主要的本料粉终.3.1.2 钛合金粉注射成形用的钛合金粉终的制备要收主要有:元素粉终混同法战预合金化法.元素粉终混同法是将元素粉终按合金的成调配比混同，制得合金粉.为了普及该合金粉终的成形性，可正在氢化脱氢杂钛粉中混进一定比率的气体雾化粉.此要收治备合金粉终代价相对付矮廉.预合金化粉制备要收中气体雾化法是不妨举止批量死产的廉价要收.元素粉终混同法死产的合金粉终相对付预合金化粉终代价矮廉，简单成形，且工艺老练，果此，有着更为广大的商场前景.3.2 粘结剂的采用战混炼3.2.1 粘结剂的采用采用符合的粘结剂是注射成形的闭键关节，它直交效率着混同、注射成形、脱脂等工序, 对付注射成形坯的本量、脱脂及尺寸粗度等有很大的效率.钛及钛合金粉终注射成形用的粘结剂，可正在火中或者有机溶剂中溶解，有的粘结剂还增加了催化剂，加快了粘结剂的收会.粘结剂用量对付成形本量效率很大.粘结剂缺累时引导成形艰易；粘结剂过多时会落矮喂料的粘度.粘结剂普遍占喂料总量的40%～50%( 本量分数),最后通过热解去除.3.2.2 混炼混料也是比较闭键的工序.混料历程中爆收缺陷正在以去的工序中很易与消,果此对付混料提出了央供: ①匀称、震动性佳, 以保证匀称的中断战变形.②央供正在包管灵验成形的条件,具备最大的粉终拆载量,以包管烧结历程中的中断量最小,预防由此引起的工序缺陷出现.粉终充挖量对付注射成形工艺战热脱脂历程有一定的效率.粉终充挖量过多过少均不利，果此,从脱粘及脆持形状圆里思量,充挖量应尽管大一些.混料历程中,混同速度降下,混料的匀称性普及.但是速度太快, 会使混同料的温度降下,那对付矮熔面组元的粘结剂是有害的.其余，粉终与粘结剂的亲战本能.粘结剂战喂料正在百般条件下的流变本能及热力教本能粘结剂对付脱脂及产品本能的效率，以及启垦新式下效、符合钛及钛合金用的粘结剂，是以后钛及钛合金粉终注射成形件的要害钻研真量.3.3 注射成形注射成形工序是将混同佳的物料注射成形为所需形状的无缺陷坯料.由于注射成形历程所产死的缺陷正在后绝工艺中无法与消，果此，该步调要庄重统制.采与估计机模拟喂料及充挖模具历程，劣化注射成形条件参数，是暂时与消注射成形缺陷较为进步的脚法，也是已去的死少趋势.注射成形闭键关节之一是有闭成形的各项安排，其中包罗产品安排战模具安排.纵然暂时死产的产品正在矫正粗度圆里已博得了少脚进步，然而，大普遍安排特天是模具安排仍旧凭体味举止，缺累表里依据，且CAD系统易以很佳天应用于金属注射成形.北京科技大教郭世柏等人通过真验钻研得出, 效率注射成形死坯本量的主要果素有:①模具安排合理与可；②注射成形历程工艺参数( 注射压力、注射温度、注射速度战模具温度).要赢得理念的注射成形死坯，必须对付模具安排战注射成形参数举止劣化.3.4 脱脂战烧结粘结剂脱除即脱脂最费时、最易统制，是金属注射成形工艺中最要害的关节，也是阻拦金属注射成形工艺技能死少的易题.脱脂工艺对付于包管产品本量极为要害.钛及钛合金时常使用的脱脂要收有热脱脂、溶剂脱脂、催化脱脂及超临界流体萃与等.烧结是金属注射成形工艺中终尾一讲工序，起着使产品致稀化战化教本量匀称的效率.烧结条件(如温度、气氛、降温速度等)效率产品的本能战粗度.由于金属粉终注射成形采与了洪量的粘结剂，烧结时中断非常大，线中断率普遍达到12%～18%.果此，变形统制战尺寸粗度统制至闭要害.其余，加热历程中的气体反应以及残留的散合物与粉终杂量反应等，特天是后者正在孔隙中效率注射成形产品的致稀化..烧结钛及钛合金要用通过庄重脱火战洁化的氢气，最佳是正在真空或者惰性气氛中举止.正在钛及钛合金的烧结历程中，牢固器战挖料也很闭键，若使用AlO3，正在比较下的温度烧结会减少氧含量，推荐使用.4、钻研现状与应用暂时，钛合金已经广大应用于航空航天、船舰、汽车、化工及石化等范围，有着格中广阔的应用前景.譬如，2003－2007年，我国海绵钛产量从几千吨减少到6000t以上，2013年我国钛加工材产量虽然比2012年下落了约13％，但是仍达4453ｔ.便后劲而止，钛合金将越收广大天应用于民用功业，特天是汽车、调理器械、死物移动物等受到了充分沉视.暂时，车用钛合金主要用于收效果气门、连杆、直轴及弹簧等.然而，对付于民用范围，钛合金代价圆里必须主要思量.死产矮成本、下本能钛及钛合金粉终注射成形件的主要道路战钻研目标是: ①使用代价矮廉的氢化脱氢粉战睦体雾化粉混同得到的钛及钛合金粉动做注射成形的本料粉终；②启垦新式下效的钛及钛合金粉终注射成形用的粘结剂体系；③劣化混炼工艺；④劣化注射条件参数以与消注射缺陷；⑤启垦进步的脱脂工艺，支缩脱脂时间并缩小脱脂缺陷，以落矮成本；⑥钻研烧结工艺，统制产品尺寸粗度，普及产品本能.通过劣化金属注射成形工艺加大产品的尺寸，钻研超小型整件的注射成形是夸大钛及钛合金粉终注射成形产品应用的要害道路.5、中断语随着粉终冶金钛合金技能正在死物医用战航空航天等下新技能范围中得到越去越广大的应用，已去钻研的沉面集结正在球形钛及钛合金粉终制备工艺上.而且随着3D挨印战粉终注射成形技能没有竭得到应用，球形粉终需要的删少会非常快.已去钛及钛合金粉终制备技能的钻研沉面还正在怎么样落矮粉终杂量含量，落矮死产成本等.参照文件：[1]杨伟,弛崇才,涂铭旌. 钛及钛合金粉终注射成型钻研近况及应用前景[J]. 资料导报,2015,09（123-128）.[2]邹黎明,开焕文,刘辛等. 钛及钛合金粉终制备技能的钻研及应用现状[J]. 资料钻研与应用,2015,04:222-230.[3]梁永仁,吴引江.3D挨印用钛及钛合金球形粉终制备技能[J].天下有色金属,2016,12:150-151.。

模具技术2008．N o．5文章编号：1001—4934(2008)05—0011—04金属粉末注射成形技术及模具的研究现状赵小娟，党新安(陕西科技大学机电工程学院，陕西西安710021)摘要：对新型粉末冶金近净成形技术——金属粉末注射成形技术及其模具现状进行了综述，重点介绍了其工艺中原料粉末、粘结剂、脱脂和烧结过程，简要介绍了工艺过程的计算机模拟现状以及金属粉末注射成形模具与传统的塑料注射成型模具的不同之处。

关键词：金属粉末注射成形；脱脂；烧结；模具；计算机模拟中图分类号：T G241文献标识码：AA bst r ac t：T he r es ea r ch s t a t u s of a nov el pow der m e t al l ur gy ne t f or m i ng t e chnol ogy a nd t hem ol d w er e r evi e w ed，w hi ch w as t he M et al P ow der I nj ect i on M ol di ng(M I M)t echnol ogy．T he r aw pow de r，t he bi n der，t he de gr ea si ng a nd s i nt er i ng pr ogr es s w er e i nt r oduce d e m pha t-i c al l y．A nd t he c om put e r s i m ul a t i on s t a t u s of t he pr oc es s of t hi s t e chnol ogy w as i nt r oduce dbr i ef l y．The di f f er ences bet w e en m e t a l pow der i nj ect i on m ol d a nd t r adi t i on al pl as t i c i nj ec-t i on m o l d w er e al s o anal yzed．K eyw or ds：m e t a l pow der i nject ion m ol di ng；de gr ea si ng；s i nt er i ng；m ol d；com put e r s i m ul a t i on1金属粉末注射成形技术密化后得到最终成品。

- . - 钛和钛合金的制备技术研究及应用现状摘要：钛及钛合金综合力学性能优良，在航空航天、航海、化工等领域得到广泛应用。

用粉末冶金法制造零部件，材料利用率高，降低生产本钱。

因此，高性能粉末冶金钛合金的研究与应用近年来非常活泼，对制备钛及钛合金粉末起到了很大的促进作用。

金属注射成形( MIM) 技术是目前最具优势的粉末冶金成形技术之一，可制造高质量、高精度的复杂零件。

关键词：钛及钛合金；粉末冶金；金属注射成形；研究与应用；1、前言：钛及钛合金具有密度低、比强度高、耐腐蚀性强、高温下抗蠕变性能好、焊接性能优良、生物相容性优异等优点，被广泛应用于航空航天、航海、冶金、石油、化工、发电、汽车、医药、电子、体育及休闲等领域。

然而，由于钛的提取、熔炼、加工十分困难，因此生产本钱很高。

钛锭的生产本钱约为同质量钢锭的30倍，铝锭的6倍，而航空航天用的钛合金零部件因加工费昂贵，生产费用就更大了。

粉末冶金技术是一种由粉末直接成形，生产零部件的工艺方法。

从技术上看，用该方法可获得成分无偏析、性能稳定优越、组织均匀的零部件；从经济上看，该方法是一种少切屑或无切屑的工艺，材料利用率几乎可以到达100%，节省了加工费，提高了生产率2、钛及钛合金粉末注射成形技术金属注射成形方法是美国在20世纪70年代创造的，是生产形状复杂高精度零部件的近净形制造方法得到的烧结体密度高，强度也高。

其工艺流程为：混合配料→注射成形→脱除粘结剂( 简称脱脂)→烧结。

由于成形坯的受压过程是均匀等压压制过程，所以成形坯的力学性能是各向同性的。

我国钛及钛合金粉末注射成形研究始于20 世纪90 年代末。

主要研究单位有科技大学、有色金属研究院和中南大学等，并在纯钛及Ti- 6Al-4V 合金注射成形方面取得了一定科研成果，但仍未形成产业化生产。

钛及钛合金粉末注射成形产品主要有汽车零部件、医疗器械、牙科植入体、高尔夫球头和表壳等。

目前，纯钛、Ti- 6Al- 4V、Ti A1、Ti- Mo- A1、Ni Ti 和其它一些钛基材料粉末都已成功地采用了注射成形工艺来制造零部件。

钛合金及其应用、钛合金制品的mim工艺钛合金及其应用、钛合金制品的MIM工艺钛合金是一种具有广泛应用前景的新材料，其具有低密度、高强度、耐腐蚀性好等优点，被广泛应用于航空航天、医疗器械、汽车、化工等领域。

而钛合金制品的MIM工艺则是一种高效、精密的制造工艺，能够生产出形状复杂、精度高的钛合金制品。

钛合金是一种由钛和其他金属元素合金化而成的材料，常用的合金元素有铝、钒、铁、锌等。

钛合金具有低密度、高比强度、优良的耐腐蚀性和生物相容性等特点，因此被广泛应用于航空航天、船舶制造、汽车工业、化工工业、医疗器械等高科技领域。

例如，在航空航天领域，钛合金可以用于制造飞机的结构件和发动机零部件，能够减轻飞机的重量、提高燃料效率和耐久度。

在医疗器械领域，钛合金可以用于制造人工关节、牙科种植体等，具有良好的生物相容性和耐腐蚀性，可以更好地适应人体环境。

钛合金制品的MIM工艺是一种粉末注射成型的技术，将钛合金粉末与聚合物混合，通过注射成型、脱模、烧结等工艺步骤，最终得到形状复杂、精度高的钛合金制品。

MIM工艺结合了传统粉末冶金和塑料注射成型的优点，能够实现高效、批量生产，并且可以制造出形状复杂、精度高的零部件。

MIM工艺制造的钛合金制品具有优良的力学性能和耐腐蚀性能，可以满足各种工业领域对产品性能的需求。

钛合金制品的MIM工艺具有以下几点优势：MIM工艺可以实现形状复杂的零部件的一次成型，避免了传统加工工艺中的多道工序，大大提高了生产效率。

MIM工艺可以实现钛合金粉末的高密度压制，使得制品具有更好的力学性能和耐腐蚀性能。

MIM工艺可以制造出精度高的钛合金制品，满足高精度零部件的需求，同时降低了后续加工工序。

MIM工艺可以利用可再生的聚合物作为成型材料，减少了对环境的污染。

然而，钛合金制品的MIM工艺也存在一些挑战和局限性。

首先，MIM工艺的成本相对较高，主要是因为钛合金粉末的价格较高，且工艺过程中需要较长的烧结时间。

3D打印医用钛合金植入物的研究现状与进展生物医用钛合金材料现已成为全球外科植入与矫形器械产品中所需要的主要原材料。

而3D打印技术可根据不同患者的病情需求，个性化地定制生物医用材料，并对其微观结构进行精确控制。

因此，将这种新兴技术与生物医用材料结合是未来生物组织学工程的一大研究趋势。

近年来，相继有不同的医用材料采用3D打印技术制备成型用于动物组织修复等实验中。

本文主要就3D打印的钛合金生物材料的研究现状与进展等作简要评述。

1.背景生物医用金属材料是一类生物惰性材料，广泛应用在骨科领域外科植入物和矫形器械上。

而目前常用的医用金属材料主要包括钴基合金、不锈钢和钛基合金三大类，另外还有记忆合金、贵金属及纯金属钽、铌和锆等。

其中，钛基合金因其质量轻、强度高、在生理环境中耐腐蚀性好、抗疲劳强度优良与低弹性模量等优点，在生物医学上被广泛用于承重植入物。

由于临床上常遇到植入物与患区匹配不佳的情况，影响了手术效果及植入物寿命。

而根据患者的病情来定制具备特定结构并满足生物安全性要求的个体化外科植入物已成为医用材料的一个研究热点。

现有的金属植入物大多采用模具、车铣等传统机械加工方式进行定型、切削原材料，成本消耗大、冶炼加工流程长且难度高、工艺复杂，满足不了个体化治疗的目的。

随着材料学和计算机辅助工程学的高速发展，3D打印技术为个性化治疗手段的实现提供了新的思路。

2.3D打印技术概况3D打印技术，即快速成型技术的一种，是以数字模型文件为基础，通过软件分层离散和数控成型系统，利用热熔喷嘴、激光束等方式将粉末状金属或塑料等可粘合的材料进行逐层堆积，最终叠加成型来构造物体。

“分层制造、逐层叠加”是其核心原理。

目前现有的3D打印技术主要有：电子束熔化成型(EBM)、选择性激光烧结(SLS)、直接金属激光烧结(DMLS)、熔融层积成型(FDM)、激光熔敷技术(LENS)、立体平板印刷技术(SLA)、三维喷印(3DP)、DLP激光成型技术、UV 紫外线成型技术、LOM分层实体制造技术等。

钛及钛合金粉末注射成形的研究进展
郭鲤;詹浩;游玉萍;岳伟
【期刊名称】《机械工程材料》
【年(卷),期】2018(042)006
【摘要】简要介绍了钛及钛合金粉末注射成形技术的特点和优势.从原料粉体、黏结剂体系、注射成形工艺、成形后的性能及微观结构等方面综述了钛及钛合金粉末注射成形的研究进展,提出了未来钛及钛合金粉末注射成形的研究方向.
【总页数】8页(P15-21,86)
【作者】郭鲤;詹浩;游玉萍;岳伟
【作者单位】广东省工业分析检测中心,广州 510650;广东省工业分析检测中心,广州 510650;广东省工业分析检测中心,广州 510650;广东省工业分析检测中心,广州510650
【正文语种】中文
【中图分类】TG146.2
【相关文献】
1.粉末注射成形溶剂脱脂研究进展 [J], 严明双;熊惟皓;范畴
2.粉末注射成形的研究进展 [J], 曲选辉
3.钛及钛合金粉末注射成形技术研究进展 [J], 路新;刘程程;曲选辉
4.钛及钛合金金属粉末注射成形技术的研究进展 [J], 刘超;孔祥吉;吴胜文;况春江
5.粉末注射成形钛合金粘结剂体系的研究进展 [J], 尤力;刘艳军;潘宇;孙健卓;惠泰龙;杨宇承;于爱华;刘博文;李维斌;路新
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钛合金粉末成形工艺的研究与应用钛合金是一种最具有韧性、强度和抗腐蚀性的材料，所以在许多行业中广泛应用。

然而生产钛合金零件成本较高，生产周期长，因此制造过程中的效率和成本控制是制约钛合金材料广泛应用的主要因素。

钛合金粉末成形技术是一种高效的生产方法，能够制造各种形状的钛合金零件，具有高精度、高密度、高强度等优点。

下面我们将探讨钛合金粉末成形工艺的研究和应用。

一、钛合金粉末成形工艺的发展钛合金粉末成形是一种先进的加工工艺，同时也是一种经济、高效的生产方式。

钛合金粉末成形技术从20世纪50年代开始发展，目前已到了成熟的阶段。

在钛合金粉末成形技术的发展过程中，主要经历了以下几个阶段：（1）制备粉末。

最初，钛合金粉末制备采用的是机械法、电解法和卤化物还原法等方法。

后来，随着科技的进步，纳米粉末、等离子喷雾粉末和化学气相沉积粉末等制备技术也得到了广泛应用。

（2）成型方法。

钛合金粉末的成型方法包括压制成型、注射成型、挤压成型、摆锤振实成型等，其中最常用的是等静压成型和注射成型。

（3）烧结工艺。

钛合金粉末成形过程中，需要进行高温烧结，以保证材料的密度和性能。

烧结技术包括氧化还原烧结、真空烧结、晶粒生长烧结等。

（4）热处理工艺。

热处理过程中，通过控制材料的温度和时间，可以改善钛合金的性能和结构。

常用的处理方法包括退火处理、时效处理和冷却处理等。

二、钛合金粉末成形的应用现状钛合金粉末成形技术在国内和国际上已经得到广泛应用。

在航空、航天、医疗器械、汽车、冶金、化工等领域可以用于零件制造。

（1）航空领域。

钛合金粉末成形技术可以制造各种航空零部件，例如发动机叶片、扇叶、涡轮轮盘、悬挂系统和紧固件等。

（2）医疗器械领域。

钛合金具有生物相容性，可用于制造人体关节替换、支架、骨钉、牙科设备等医疗器械。

（3）汽车领域。

钛合金具有高强度和良好的耐腐蚀性，在车轮、发动机、制动装置、排气管等零部件的制造中得到广泛应用。

三、钛合金粉末成形工艺的发展前景在未来的发展中，钛合金粉末成形工艺有望成为一种领先的生产方式，具有以下几个优势：（1）灵活性。

EBM成型TC4钛合金研究进展EBM（电子束熔化）成型是一种射流加热技术，它通过将电子束聚焦在金属粉末上，并逐层加热，使其熔化和固化，从而实现部件成型。

相比传统的制造工艺，如铸造、锻造等，EBM成型技术具有控制成型过程、材料成分可控以及精度高等优点，因此被广泛应用于制造领域。

TC4钛合金是一种广泛使用的高强度、高刚性的钛合金，具有优异的力学性能、耐腐蚀性能和热处理性能，因此在航空航天、能源、医疗等领域得到了广泛应用。

然而，传统制造方法所制造的TC4钛合金件存在着气孔、裂缝等缺陷，从而影响材料的力学性能和使用寿命。

而EBM成型技术可以显著改善TC4钛合金材料的缺陷和表面质量，从而提高其力学性能和使用寿命。

针对TC4钛合金的EBM成型技术研究进展如下：EBM成型工艺参数包括电子束功率、扫描速率、层厚等，这些参数对成型件的密实度、热变形、裂纹及晶界性质等方面有重要影响。

因此，针对TC4钛合金不同工艺参数下的EBM成型工艺优化进行研究已经成为关键问题。

通过研究表明，适当增加层厚、降低扫描速度和提高功率是优化改善TC4钛合金EBM成型工艺的关键。

通过SEM、TEM等材料表征技术对TC4钛合金的EBM成型材料的微观结构和晶粒结构进行了研究。

研究结果表明，使用EBM成型工艺可以获得均匀细小的晶粒结构，晶粒尺寸远小于传统工艺制造的TC4钛合金件，从而有效提高了材料的力学性能和抗疲劳性能。

3. TC4钛合金EBM成型工艺与合金元素析出的关系EBM成型工艺对TC4钛合金合金元素析出的影响也受到研究者的关注。

研究表明，EBM 成型工艺可以有效抑制Ti-Al-V合金元素的析出，从而大大提高了TC4钛合金材料的力学性能和热稳定性。

总之，随着EBM成型技术的不断发展，它将成为制造领域中不可或缺的一种技术手段。

针对TC4钛合金的EBM成型技术研究已经取得了显著进展，但仍存在一些挑战，如工艺参数优化、微观结构调控等方面。

未来研究的方向将聚焦于深入理解EBM成型技术对TC4钛合金材料微观结构、组织性能及力学性能的影响机制，实现对材料的精确控制和优化。

钛材塑性加工技术课题研究报告题目生物医用多孔钛的研究进展和发展方向学生姓名李云飞学号20111112033 指导教师评语：签字：评阅教师评定成绩签字：摘要金属钛及其合金由于具有良好的生物相容性，耐腐蚀性以及优异的力学性能，现已广泛用做承重部位的骨修复或骨替换材料。

然而，一方面钛的弹性模量与宿主骨组织的不匹配，由此引起骨组织不能够受到足够的加载而产生应力屏蔽导致植入体松动失效。

另一方面由于钛表面的生物惰性本性使得植入体与骨之间不能形成生物活性结合而导致植入体与骨界面结合松动。

钛及其合金这两方面的缺点严重影响了植入后的使用寿命。

在钛中引入孔隙制备成多孔钛，通过控制孔隙率来控制其弹性模量与骨组织相匹配可解决由弹性模量不匹配而引起的应力屏蔽问题。

对钛表面进行表面改性使其表面活化可解决植入体与骨之间的界面结合稳定性问题。

本文对多孔钛的制备方法及钛表面活化的方法进行了综述。

提出了采用浆料发泡法制备生物力学相容多孔钛，接着采用化学表面改性的方法对多孔钛进行表面活化，最后对表面改性前后的多孔钛进行生物学评价，为其临床应用提供依据。

关键词多孔钛，生物活性，浆料发泡法目录摘要..................................................................... - 1 -1综述.................................................................. - 4 -1.1国内外研究现状 ...................................................... - 4 -1.1.1钛及钛合金的研究现状 .......................................................................................... - 4 -1.1.2多孔钛的研究现状 .................................................................................................. - 4 -2多孔钛的制备........................................................... - 6 -2.1 多孔钛的制备工艺研究现状........................................... - 6 -2.2 松装烧结法......................................................... - 6 -2.3 添加造孔剂材料法................................................... - 7 -2.4 有机泡沫浸渍法..................................................... - 8 -2.5 固态发泡法........................................................ - 8 -2.6自蔓延高温烧结法 .................................................... - 9 -2.7钛纤维烧结法 ....................................................... - 10 -2.8 浆料发泡法........................................................ - 10 -3 多孔钛的表面改性....................................................... - 13 -3.1多孔钛的表面改性及其生物学效应研究现状 ............................. - 13 -3.2 酸处理............................................................. - 14 -3.4碱处理 ............................................................. - 15 -3.5 酸碱两步法........................................................ - 16 -3.6 双氧水处理....................................................... - 16 -3.7 溶胶一凝胶法...................................................... - 17 -3.8 预钙化处理法...................................................... - 17 -3.9 表面诱导矿化法.................................................... - 18 -4 课题的意义............................................................ - 19 -4.1 课题学术及使用意义................................................ - 19 -4.2 课题研究目的、内容、技术路线...................................... - 19 -4.2.1 研究目的 ........................................................................................................... - 19 -4.2.2 研究内容 ........................................................................................................... - 19 -4.2.3 技术路线 ........................................................................................................... - 20 -4.3 创新之处与拟解决的关键问题........................................ - 20 -4.3.1 创新之处 ............................................................................................................. - 20 -4.4 拟解决的关键问题................................................. - 21 -4.5 预期目标........................................................ - 21 - 4.6 可行性论证...................................................... - 21 -6、参考文献............................................................... - 22 -1综述1.1国内外研究现状1.1.1钛及钛合金的研究现状钛及钛合金良好的的生物相容性、耐腐蚀性和综合力学性能，受到了在生物材料领域的广泛关注。

钛合金粉末注射成形溶剂脱脂工艺研究钛合金是一种具有优异性能和广泛应用前景的材料。

而钛合金粉末注射成形技术作为一种新兴的制造工艺，为钛合金的加工提供了更多的可能性。

然而，在注射成形过程中，粉末表面附着的溶剂会对材料性能产生一定的影响，因此溶剂脱脂工艺的研究显得尤为重要。

溶剂脱脂是指利用溶剂将材料表面附着的有机物溶解并去除的过程。

在钛合金粉末注射成形工艺中，由于粉末与溶剂的接触面积较大，溶剂脱脂工艺对材料的性能有着重要影响。

溶剂脱脂工艺的研究旨在找到合适的脱脂剂和优化脱脂工艺参数，以提高钛合金注射成形件的质量和性能。

选择合适的脱脂剂是溶剂脱脂工艺的关键。

目前常用的脱脂剂有石油醚、甲苯、乙酸乙酯等。

这些脱脂剂具有良好的溶解性和挥发性，能够有效地将粉末表面的有机物溶解并蒸发。

在选择脱脂剂时，需要考虑脱脂效果、安全性、环保性等因素，并进行相应的实验验证。

优化脱脂工艺参数也是提高溶剂脱脂效果的关键。

脱脂工艺参数包括脱脂时间、温度、溶剂浓度等。

不同的钛合金粉末和工艺要求可能需要不同的脱脂工艺参数。

通过系统的实验研究，可以确定最佳的脱脂工艺参数，以实现高效的溶剂脱脂效果。

还可以通过表面处理等方法来进一步提高溶剂脱脂效果。

表面处理可以增加材料表面的粗糙度和活性，有利于溶剂的渗透和扩散，从而提高溶剂脱脂效果。

常用的表面处理方法包括喷砂、酸洗、阳极氧化等。

通过合理选择和优化表面处理工艺，可以进一步提高钛合金粉末注射成形件的质量和性能。

总结起来，钛合金粉末注射成形溶剂脱脂工艺的研究是钛合金制造领域的重要课题。

通过选择合适的脱脂剂、优化脱脂工艺参数和采用表面处理等方法，可以实现高效的溶剂脱脂效果。

这将为钛合金粉末注射成形技术的应用提供更加可靠和高质量的材料基础，推动钛合金在航空航天、汽车制造等领域的广泛应用。

因此，进一步深入研究和探索钛合金粉末注射成形溶剂脱脂工艺是非常有意义的。