Titano lydinio golfo galvutės metalinės įpurškimo dalys

Titano ir titano lydinio metalo įpurškimo liejimo (MIM) technologija gali realizuoti didelio masto ir nebrangų mažų ir vidutinių sudėtingos formos titano gaminių paruošimą, o tai yra labai svarbu skatinant titano ir titano lydinio gamybą ir naudojimą. Produktai. „Qinhuangdao Zhongwei Precision Machinery Co., Ltd.“ yra vario lydinio metalo įpurškimo liejimo, geležies pagrindo metalo įpurškimo, nerūdijančio plieno metalo įpurškimo, aliuminio lydinio metalo liejimo, nikelio lydinio metalo įpurškimo, kobalto lydinio metalo įpurškimo formų kolekcija. liejimas, volframo lydinio metalo liejimas įpurškimas Išsami aukštųjų technologijų įmonė, integruojanti įpurškimo liejimo, titano lydinio golfo galvutės metalo įpurškimo dalių, cementinio karbido metalo liejimo liejimo ir miltelinės metalurgijos konstrukcijų dalių mokslinius tyrimus ir plėtrą.

Produktas Descripcija

1. Diegimo standartai: įmonė griežtai įgyvendina ISO9001, ISO14001, IATF16949 sertifikatus

Produktai praėjo ROHS, FDA EU ir kt.

2. Gaminio medžiagų standartai: ISO, GB, ASTM, SAE, EN, DIN, BS, AMS, JIS, ASME, DMS, TOCT, GB

3. Pagrindiniai procesai: metalo liejimas MIM, miltelinė metalurgija PM, investicinis liejimas, aliuminio liejimas slėginiu būdu,

4. Galimos medžiagos miltelių metalurgijai:

Vario lydiniai, geležies pagrindai, titano lydiniai, nerūdijančio plieno pagrindai, aliuminio lydiniai, nikelio lydiniai, kobalto lydiniai, volframo lydiniai, cementuoti karbidai, hidroksiliniai lydiniai, minkštos magnetinės medžiagos ir 3D spausdinimas gali būti pritaikyti pagal klientų poreikius.

Tyrimai ir taikymas

Metalo miltelių liejimo įpurškimo procesas paprastai apima kelis pagrindinius procesus, tokius kaip įpurškimo medžiagos paruošimas, liejimas įpurškimu, atrišimas, sukepinimas ir būtinas tolesnis apdorojimas.

Kaip parodyta 1 paveiksle, metalo milteliai ir organinių rišamųjų medžiagų komponentai sumaišomi, minkomi ir granuliuojami, kad būtų paruošta įpurškimo medžiaga, o tada įpurškimo medžiaga tam tikroje temperatūroje ir slėgyje įpurškiama į formą, o po aušinimo ji išardoma į formą. gauti specialią įpurškimo medžiagą. Po to žalias suformuoto gaminio korpusas yra atjungiamas, kad būtų pašalinti visi organiniai komponentai, išskyrus metalo miltelius, esančius žaliame korpuse, kad taptų atskirtu korpusu, ir galiausiai sukepinamas, kad gautų norimų savybių turinčias titano lydinio golfo galvutės metalines įpurškimo dalis.

Metalo miltelių liejimo įpurškimo technologija realizuoja organinį liejimo liejimo ir tradicinės miltelių metalurgijos technologijos derinį, įveikia dideles apdirbimo išlaidas, paprastą tradicinio liejimo proceso formą, mažą izostatinio presavimo ir glaistymo proceso gamybos efektyvumą bei tradicinį liejimo procesą. . Daugelio defektų trūkumai ir mažas tolerancijos tikslumas labai paskatino titano ir titano lydinių gaminių gamybą ir pritaikymą (kaip parodyta 2 pav.).

1 pav. Titano ir titano lydinių, pagamintų MIM, schema

2 pav. MIM gaminamo titano ir titano lydinių pritaikymas

Toliau pristatomos titano lydinio golfo galvutės metalinių įpurškimo dalių charakteristikos ir pranašumai bei apibendrinta titano ir titano lydinio metalo miltelių liejimo iš miltelių žaliavų, dažniausiai naudojamų rišamųjų medžiagų, liejimo, atrišimo ir sukepinimo technologijos tyrimų eiga. Egzistuoja pagrindinės problemos, analizuojama titano ir titano lydinio metalo miltelių liejimo įpurškimo tyrimo kryptis.

1. Titano ir titano lydinio metalo miltelių liejimo įpurškimo tyrimo būklė

Tyrimai parodė, kad titano ir titano lydinio įpurškimo formos gaminių mechanines savybes, atsparumą korozijai ir biomedicinines savybes labai veikia santykinis tankis, priemaišų kiekis, legiravimo elementai ir mikrostruktūra.

Sukepinus įpurškimo liejimo gaminį, jo santykinis tankis yra apie 95 procentai ir bus tam tikra likusių porų dalis.

Šios likusios poros taps įtrūkimų šaltiniu, kai mėginys sulaužomas, ir turės didelį poveikį mechaninėms medžiagos savybėms, tokioms kaip atsparumas tempimui, plastiškumas, atsparumas lūžiams ir atsparumas nuovargiui. Todėl kuo didesnis santykinis titano ir titano lydinio liejimo gaminių tankis, jo mechaninės savybės yra geresnės.

Priemaišų elementai, tokie kaip deguonis, anglis, azotas, vandenilis ir kt., ypač deguonis, padidins medžiagos takumo ribą, atsparumą tempimui ir kietumą bei sumažins plastiškumą. Priemaišų elementai ištirpinami titano matricoje sukepinimo temperatūroje. Kadangi nėra veiksmingo redukuojančio agento, sukepinimo proceso metu sunku kontroliuoti titano ir titano lydinių priemaišų elementus. kiekis.

Titano ir titano lydinių mikrostruktūra, įskaitant grūdelių dydį ir fazės sudėtį po sukepinimo, gali turėti įtakos mechaninėms medžiagos savybėms. Apskritai, įpurškimo būdu suformuotos titano ir titano lydinių medžiagos, pasižyminčios puikiomis eksploatacinėmis savybėmis, turi didesnį tankį, mažą priemaišų kiekį (dažniausiai deguonies kiekį), tinkamą lydinio sudėtį, smulkius grūdelius ir mažiau defektų tankinimo metu.

1.1 Miltelių žaliavos

Miltelių žaliavų pasirinkimas yra svarbus žingsnis titano miltelių liejimo procese. Miltelių dalelių dydžio pasiskirstymas ir morfologija tiesiogiai veikia įpurškiamos medžiagos takumą ir formuojamumą, žalio korpuso formos išlaikymą atsirišant ir susitraukimą sukepinimo metu.

Šiuo metu dažniausiai naudojami titano ir titano lydinio miltelių paruošimo metodai apima mechaninį metodą ir purškimo metodą.

Miltelių, gautų mechaniniu frezavimu (pvz., rutulinio frezavimo, maišymo rutulinio frezavimo, didelės energijos vibracijos rutulinio frezavimo ir čiurkšlinio frezavimo ir kt.), forma paprastai yra netaisyklinga arba kampinė.

Hidrinimo dehidrogenizavimo (HDH) procesas yra skirtas pasinaudoti akivaizdžiu titano trapumu po vandenilio absorbcijos, susmulkinti jį mechaniniu šlifavimu arba purškiant purkštuvu, o po to dehidruoti ir gauti netaisyklingos formos titano miltelius, kaip parodyta 3 paveiksle (a). . Purškimo metodai (pvz., inertinių dujų purškimas, plazmos pluošto besisukančių elektrodų purškimas ir elektrodo indukcinis lydymosi dujų purškimas) gali būti atliekami visiškai inertinėje atmosferoje, kad būtų išlaikytas aukštas neapdorotų miltelių grynumas, todėl susidaro sferinė forma ir dalelių dydžio pasiskirstymas. gana platus ir turi geras sandarinimo savybes, kaip parodyta 3 pav. (b).

Be to, skirtingai nuo plieno miltelių gamybos technologijos, smulkesnių dalelių titano miltelius gaminti yra sunkiau. Mažėjant dalelių dydžiui, didėja savitasis paviršiaus plotas, didėja ir priemaišų elementų kiekis.

Paprastai MIM naudojamų titano miltelių dalelių dydis yra mažesnis nei 45 μm. Kai miltelių dalelių dydis yra per didelis, įpurškimo proceso metu gali atsirasti miltelių ir rišiklio atsiskyrimo reiškinys, dėl kurio atsiranda defektų. Į tai reikia visiškai atsižvelgti kuriant įpurškimo medžiagos sudėtį ir formos dizainą.

3 pav. HDH (a) ir dujomis išpurkšti (b) titano milteliai, naudojami MIM

1.2 Segiklis

Rišiklis yra nešiklis, kuris egzistuoja etapais viso liejimo proceso metu. Pagrindinė jo funkcija yra padaryti, kad milteliai tolygiai užpildytų formą skystoje būsenoje, suformuotų norimą formą ir išlaikytų ją iki išankstinio sukepinimo etapo.

Liejimo įpurškimo procese rišiklis turi turėti šias charakteristikas: žemą lydymosi temperatūrą, gerą drėkinimą iki miltelių dalelių ir greitą kietėjimą, o tai patogu ruošiant injekcines medžiagas; geras sklandumas įpurškimo temperatūroje; po formavimo Jį galima lengvai pašalinti iš žalio korpuso, jame yra mažiau likutinių medžiagų, o skilimo produktai yra netoksiški ir nerūdijantys.

Paprastai rišiklio komponentą sudaro bent pirminis ir antrinis komponentas:

Pagrindinis komponentas naudojamas metalo miltelių dalelėms sudrėkinti ir užtikrinti reikiamą sklandumą, o antrinis komponentas užtikrina, kad įpurškimo korpusas vis dar būtų pakankamai tvirtas įpurškimo proceso metu ir pašalinus pagrindinį rišiklio komponentą.

Daugeliu atvejų rišiklio sistema turi trečiąjį komponentą, pvz., aktyviąją paviršiaus medžiagą, kad pagerintų metalo miltelių ir polimero suderinamumą.

Pagal pagrindinius klijų komponentų komponentus dažniausiai naudojamas klijų sistemas galima suskirstyti į sistemas vaško pagrindu, aromatinių junginių sistemas, polioksimetileno sistemas ir vandens pagrindo sistemas.

1.2.1 Vaško pagrindo klijai

Dažniausiai naudojami vaško pagrindu pagaminti sisteminiai rišikliai yra keli trumpos grandinės polimerai, tokie kaip parafinas, bičių vaškas ir palmių vaškas. Jie turi žemą lydymosi temperatūrą, gerą drėkinamumą, trumpas molekulines grandines ir mažą klampumą, o jų tūrio pokyčiai yra mažesni nei kitų polimerų, kai jie yra suskaidyti. , o tai naudinga siekiant užtikrinti gaminio matmenų tikslumą.

Dažniausiai naudojami antriniai vaško sistemų komponentai yra polipropilenas, polietilenas, etileno-vinilacetato kopolimeras ir didelės molekulinės masės polimetilmetakrilatas ir kt. Be vaško ir pagrindo rišiklio, naudojami paviršinio aktyvumo agentai, tokie kaip stearino rūgštis. pagerinti miltelių ir polimero suderinamumą.

Ankstyviausia literatūroje aprašyta vaško pagrindu pagaminta rišiklių sistema buvo Kaneko ir kt. naudojant parafino-poli-n-butilmetakrilato-etileno vinilacetato kopolimerą-dibutilftalatą kaip rišiklį, maišant su titano milteliais injekcinėms medžiagoms ruošti. , miltelių įkrova 56 proc. ir sukepinta 1300 laipsnių temperatūroje ir 1,3 Pa po atjungimo. Gauto sukepinto mėginio santykinis tankis yra 94 procentai, o gniuždymo stipris – 1000 MPa, tačiau dėl per didelio priemaišų kiekio jis beveik nėra plastiškumas.

ištyrė dviejų pakopų atjungimo procesą, jungiantį vakuuminį ir argono atmosferos atskyrimą, kuris žymiai sumažino anglies ir deguonies kiekį sukepintose dalyse.

Guo ir kt. dalis parafino pakeista geresnio drėkinimo polietilenglikoliu, sukurta parafino-polietilenglikolio-polietileno-polipropileno-stearino rūgšties rišiklio sistema ir panaudota gryno titano ir titano-aliuminio-vanadžio lydinio liejimo įpurškime, sukepintose dalyse. gerai išlaiko formą ir nedidelius matmenų svyravimus. Dėl sumažėjusio deguonies ir anglies kiekio, našumas taip pat labai pagerėja ir gaunamas geresnis našumas.

Be to, kai kurie tyrinėtojai naudoja palmių vašką, kad iš dalies pakeistų parafiną, o palmių aliejų, kad visiškai pakeistų parafiną [14] vaško pagrindu pagamintose rišiklių sistemose, o formavimo efektas taip pat yra labai geras, bet dėl ​​to, kad deguonies elementas, esantis pačiame palmių vaške, taip pat yra Deguonies šaltinis, todėl anglies ir deguonies kiekis galutiniame produkte yra šiek tiek didesnis, o mechaninės savybės nėra tokios geros kaip parafino sistemoje.

Literatūroje aprašytą optimalią vaško rišiklio sistemą pasiūlė Friederici ir kt. . Eksperimento metu parafino, mažo tankio polietileno ir stearino rūgšties santykis buvo sureguliuotas taip, kad susidarytų keturi rišiklio santykiai. Įvairių injekcinių medžiagų formavimo, atjungimo ir sukepinimo procesuose buvo gauti mėginiai, kurių santykinis tankis yra 98,1 proc., o cheminė sudėtis tenkina antrinį gryną titaną.

Vaško pagrindu pagaminta rišiklių sistema užima svarbią vietą liejant įpurškimo būdu, tačiau kadangi vaško pagrindu pagamintoje rišiklių sistemoje naudojami organiniai tirpikliai tirpikliui pašalinti ir jos riebalų šalinimo efektyvumas yra mažas, mokslininkai ir toliau diegia naujoves šiuo pagrindu ir kuria naujus klijus. agentų sistema.

1.2.2 Aromatinių junginių klijai

Aromatiniai junginiai (pavyzdžiui, naftalenas, antracenas ir kt.) gali ištirpti labai žemoje temperatūroje. Žemo slėgio sąlygomis jie gali būti tiesiogiai paverčiami iš kietųjų medžiagų į dujas sublimuojant žemesnėje nei jų lydymosi temperatūra. Aromatiniai junginiai naudojami kaip rišikliai. Atskyrimas gali labai pagerinti atjungimo proceso efektyvumą.

Weil ir kt. titano miltelių liejimo įpurškimui naudojo aromatinius junginius. Jo tyrimų metu buvo paruošti tankūs titano-aliuminio-vanadžio lydiniai ir porėti titano-aliuminio-vanadžio lydiniai, kaip rišiklius naudojant naftaleną, 1% stearino rūgštį ir 3% -12% etileno vinilacetato kopolimerus.

Eksperimento metu, kadangi naftalenas buvo tiesiogiai sublimuojamas į dujas ir išleidžiamas, atsirišimo proceso metu neatsirado skystos fazės, o mėginio tūris nepasikeitė, o skirtingai nei nuriebalinant tirpikliu, sublimacijos metodo paviršiaus energija buvo maža, o tai reiškė nuriebalinimo defektai, tokie kaip deformacija. , įtrūkimų ir pan. galima išvengti, eksperimento metu pagaliau gautas santykinis sukepinto mėginio tankis 96,6 proc., o anglies kiekis nepadidėjo.

Nors rišamųjų medžiagų sistema pasiekė puikų produkto veikimą, sistemoje esantys aromatiniai junginiai vis dar daro poveikį aplinkai ir fizinei sveikatai, todėl nebuvo atlikti tyrimai ir plataus masto pritaikymai.

1.2.3 POM pagrindu pagaminti klijai

Pirmą kartą polioksimetileną klijų sistemoje panaudojo Celanese Corp 1984 m., o vėliau jį sukūrė BASF, todėl klijų komponentuose nebuvo vaško ir mažos molekulinės masės komponentų.

Polioksimetilenas yra pagrindinis rišiklio sistemos komponentas, o polietilenas (PE) palaipsniui pridedamas kaip skeleto rišiklis vėlesniame kūrimo procese.

Remdamasi šia rišamųjų medžiagų sistema, BASF šiuo metu formuoja liejimo mišinius, apimančius daugybę medžiagų, įskaitant mažai legiruotą plieną, nerūdijantį plieną, įrankių plieną, titaną ir titano lydinius bei keramiką.

Ypatinga polioksimetileno savybė yra ta, kad jis yra jautresnis rūgštiniams reagentams ir yra linkęs skaidytis rūgštimi. Todėl apdorojant žalią korpusą rūgščioje atmosferoje, žemesnėje nei minkštėjimo temperatūra, polioksimetilenas yra kietos būsenos, todėl išvengiama defektų, tokių kaip įtrūkimai ir išsiplėtimas, atsirandantis dėl rišiklio komponentų virimo, yra nedidelė deformacija ir geras formos išlaikymas. . Tikslus dydžio valdymas.

Be to, dėl didelio difuzijos greičio, palyginti su kitais riebalų šalinimo būdais, riebalų šalinimo greitis yra didesnis, o tai gali siekti 10 kartų didesnį nei tradicinių tirpiklių atsirišimo greitį, tuo pačiu leidžiant storesnio dydžio pašalinimą.

Nors POM pagrindu sukurta klijų sistema turi daug aukščiau išvardintų privalumų, ji turi ir daug trūkumų.

Koroziniai azoto rūgšties garai dažnai naudojami kaip katalizatorius katalizinio atjungimo procese. Viena vertus, polioksimetilenas gali suirti paruošimo prieš įpurškimą ir liejimo įpurškimo stadijose, todėl susidaro labai toksiškas formaldehidas, o skilimo produktus reikia sudeginti dviem etapais. Kita vertus, rūgštinė atmosfera, kuri atlieka katalizatoriaus vaidmenį, labiau ėsdina įrangą ir reikalauja daugiau investicijų.

1.2.4 Vandens pagrindo klijai

Minėtose rišiklių sistemose naudojami rišamieji tirpikliai (pvz., heptanas ir heksanas) arba rišiklio komponentų (aromatinių monomerų ir formaldehido) skilimo produktai yra daugiau ar mažiau kenksmingi aplinkai ir operatoriams. Todėl labai svarbu sukurti rišiklių sistemą naudojant aplinkai nekenksmingus tirpiklius.

Esamose aplinkai nekenksmingose ​​rišiklių sistemose kaip rišamąjį tirpiklį naudojamas vanduo.

Atsižvelgiant į skirtingus vandens vaidmenis ruošiant injekcines medžiagas, tokias rišiklių sistemas galima suskirstyti į du tipus: gelio pagrindu ir ne gelio pagrindu.

Dažniausiai naudojamas polimeras ne gelio pagrindo sistemoms yra polietilenglikolis, kuris pasižymi geresnėmis savybėmis, yra nebrangus ir lengvai prieinamas. Mažos molekulinės masės polietilenglikolius galima greitai ir beveik visiškai pašalinti esant 60 laipsnių, o dažniausiai naudojamų polietilenglikolių molekulinė masė svyruoja nuo 500 iki 2 000. Dažniausiai naudojamas stuburo rišiklis yra polimetilmetakrilatas, kurio molekulinė masė yra 10 000.

naudojamas vandenyje tirpus rišiklio komponentas iš polietilenglikolio-polimetilmetakrilato-stearino rūgšties, kai miltelių įkrova yra 69 proc.

Eksperimento metu polietilenglikolis buvo visiškai pašalintas 55 laipsnių vandenyje 5 valandas, o polimetilmetakrilatas buvo visiškai pašalintas karšto atjungto argono sraute 44 0 laipsnių temperatūroje. Galutinis paruoštų mėginių deguonies kiekis (masės dalis) buvo 0,2 proc., atitinkamas tempiamasis stipris – 850–880 MPa, pailgėjimas – 8,5–16 proc., atitinkantis ASTM 5 Ti standartą.

Dauguma gelio pagrindo rišiklių yra natūralios medžiagos, tokios kaip celiuliozė, krakmolo agaras ir kt.

Tokura naudojo agarą, kad pakeistų polimerinį rišiklį liejant titano miltelius, ir ištyrė rišiklio sistemos terminį stabilumą, tirpumą ir įpurškimo klampumą.

Metalo miltelių ataskaita (MPR) pranešė apie titano lydinio burnos implantų gamybos, naudojant agaro pagrindu pagamintus klijus, sudarytus iš agaro, vandens ir gelio sutvirtinančių medžiagų, tyrimą.

Suzuki ir kt. paruošė 97,3 procentų santykinio tankio mėginius, naudodami rišiklį, kurio masės dalis yra 4 procentai agaro (molekulinė masė 82 500), anglies ir deguonies masės dalys mėginiuose buvo 0.33 proc. ir 0.3 proc. atitinkamai, o takumo riba buvo 539 MPa. , pailgėjimas yra apie 10 proc. Eksperimentiniai rezultatai rodo, kad naudojant didelės molekulinės masės agarą, gelio stiprumas padidėja, tačiau liekamasis anglies ir deguonies kiekis yra didesnis, todėl sumažėja sukepinto dalių tankis, mažesnis tempiamasis stipris ir pailgėjimas.

Vandens pagrindo rišiklius ne gelio pagrindu lengva kontroliuoti, riebalų šalinimo įranga pigesnė nei kiti riebalų šalinimo būdai, o rišikliai yra biologiškai skaidūs ir netoksiški mikroorganizmams, tačiau nuriebalinančių nuotekų valymas reikalauja papildomų išlaidų.

Galutinių dalių, pagamintų naudojant gelio pagrindo rišiklio sistemos įpurškimo medžiagą, dydžio kontrolė yra sudėtinga, o sudėtis nėra pakankamai stabili, sudėtingos proceso sąlygos ir kokybės kontrolė, todėl vis dar reikia atlikti tolesnius tyrimus ir optimizuoti.

1.3 Įpurškimas, atjungimas ir sukepinimas

Įpurškimo liejimo proceso parametrus lemia įpurškimo medžiagos savybės ir tikslinio gaminio geometrija.

Kaip minėta aukščiau, titano miltelių dalelių dydis paprastai yra stambus. Palyginti su nerūdijančio plieno medžiagų liejimo liejimu, lengva sukurti miltelių ir rišiklio atskyrimo reiškinį. Prieš liejimą įpurškiant, reikia suformuluoti atitinkamus liejimo proceso parametrus, atsižvelgiant į įpurškimo medžiagos reologines savybes, siekiant sumažinti suformuoto korpuso defektus.

[Wang ir kt.] naudojo Ti–6Al–4V lydinį kartu su miltelių pavidalo vaško pagrindu pagaminta rišiklio sistema, kad paruoštų liejimo medžiagas, išbandė ir išanalizavo injekcinių medžiagų reologines savybes esant skirtingoms miltelių įkrovoms ir temperatūroms, suteikdamas pagrindą tinkamam formulavimui liejimo parametrai liejimo procesui. .

Park ir kt. injekcinėms medžiagoms ruošti naudojo aerozolinius titano miltelius, HDH titano miltelius ir sferoidinius HDH titano miltelius, išmatavo jų reologines savybes ir atsirišimo elgseną bei pasiūlė injekcinių medžiagų formavimo indeksą. Buvo įvertintas veikimas, o analizės rezultatai suteikė teorinį pagrindą HDH miltelių ir aerozolinių miltelių panaudojimui vienu metu įpurškimo sistemoje.

Remdamiesi eksperimentiniu ir skaitmeniniu modeliavimo procesu, optimalius proceso parametrus gaminant be defektų metalines liejimo formas su norimomis mechaninėmis savybėmis aptarė Barriere ir kt., remdamiesi modeliavimo metodais, naudojant dvifazes srauto lygtis ir naują kūrimas Eksplicitinis algoritmas naudojamas medžiagų atskyrimo reiškinio įpurškimo procese numatymui, naudojant skaitmeninį modeliavimą.

Chen ir kt. naudojo hidrodehidrodehidrinimo Ti-6Al-4V iš anksto legiruotų miltelių ir vandenyje tirpių rišamųjų medžiagų sistemą, kad paruoštų injekcines medžiagas, o po to išmatavo polietilenglikolio, vandenyje tirpaus rišiklio komponento, pašalinimo greitį skirtingo storio mėginiuose esant skirtingoms temperatūroms ir nustatė formulę. Rišiklio sistemos atsirišimo mechanizmui nustatyti buvo naudojamas difuzija valdomas atjungimo matematinis modelis.

Sidambė ir kt. naudojo Taguchi metodą, kad nustatytų optimalų parametrų derinį, pvz., optimalią sukepinimo temperatūrą, laiką, šildymo greitį ir atmosferą.

Nei ir kt. panaudojo palmių stearino ir polietileno rišiklio sistemą Ti-6Al-4V įpurškimo medžiagai paruošti, o Taguchi metodą suformulavo optimalų gamybos procesą ir galiausiai gavo mėginį, kurio takumo riba yra 934,4 MPa ir pailgėjimas 10 procentų . Bendros savybės atitinka ASTM B348-02 medicininių titano lydinių reikalavimus.

Obasi ir kt. paruošti Ti–6Al–4V bandiniai, kurių savybės atitinka ASTM B348–02 23 klasės titano lydinio reikalavimus, ir ištirta pagrindinių proceso parametrų sistemos pokyčių įtaka Ti–6Al–4V miltelių MIM komponentų terminio atrišimo ir sukepinimo procesui. .

Limberg ir kt. paruošė Ti–45Al–5Nb–0.2B–0.2C, maišant elementinius miltelius liejimo įpurškimo proceso metu, bei tyrė sukepinimo laiko ir sukepinimo atmosferos poveikį tempimo savybėms ir mikrostruktūrai, įgytos anti-rezistencijos savybės. Mėginys, kurio tempiamasis stipris yra apie 630 MPa.

Guo ir kt. įpurškimo būdu paruošė gryno titano ir Ti–6Al–4V medžiagas, ištyrė terminio apdorojimo procesų, tokių kaip karštas izostatinis presavimas ir atkaitinimas, poveikį legiruotų medžiagų savybėms bei kokybiškai apibūdino terminio apdorojimo efektą pagal mikrostruktūrą ir mechanines savybes. testavimas. ir kiekybinis apibūdinimas, jo mikrostruktūra parodyta 4 pav.

Injekcinė medžiaga ruošiama maišant dujomis purškiamus titano miltelius, hidrintus titano miltelius ir vaško pagrindo rišiklio sistemą. Po liejimo įpurškimo, tirpiklis atjungiamas heptano ir etanolio mišinyje, o temperatūra pakeliama iki 350, 420. Laikant 600 laipsnių temperatūroje, rišiklis buvo visiškai pašalintas, o sukepinimo temperatūra buvo 1230 laipsnių 3 valandas. Galiausiai, sukepintų mėginių tempimo savybės buvo 389-419 MPa, o pailgėjimas buvo 2 proc. -4 proc.

Šios tyrimo grupės nariai gryno titano mėginiams ruošti naudojo dujomis purškiamą titano miltelių ir vandenyje tirpių rišamųjų medžiagų sistemą, tyrė sukepinimo temperatūros ir laikymo laiko įtaką gryno titano mėginių savybėms. 3 Pa vakuumas, sukepinimo temperatūra 1350 laipsnių ir 20,3 proc. pailgėjimas po 3 valandų laikymo, kuris visiškai atitinka ASTM F2989-13 miltelių metalurgijos efektyvumą optimalus mėginys, santykinis tankis 96,9 proc., tempiamasis stipris 443 MPa, II biomedicininis laipsnis gryno titano standartas.

4 pav. Ti (a) ir Ti-6Al-4V (b) mėginių, paruoštų naudojant vaško pagrindo žaliavas, mikrostruktūros

2 Naujos titano ir titano lydinio liejimo medžiagos

Titanas ir titano lydiniai šiuo metu plačiai naudojami ortopediniuose, su stomatologija susijusiuose prietaisuose ir medicininiuose implantuose, tačiau dėl jų mechaninių savybių ir žmogaus kaulo mechaninių savybių skirtumo (tamprumo modulis apie 20 GPa), jis gaminamas ties kaulu. /implanto sąsaja. Kaip parodyta 5 paveiksle, gali būti labai pažeistas apsaugos nuo streso efektas, dėl kurio atsiranda ilgalaikis klinikinis poveikis.

Todėl mokslininkai pakoregavo titano medžiagų mechanines savybes, keisdami titano medžiagų struktūrą ir lydinio sudėtį, kad jos būtų artimesnės natūralių žmogaus kaulų struktūrai ir savybėms.

5 pav. Biomedicininių titano lydinių tamprumo modulio palyginimas

2.1 Porėtos titano medžiagos ir titano keramikos kompozitai

Porėtos titano medžiagos ir naujos titano lydinio sistemos medžiagos turi tinkamą porų struktūrą ir mechanines savybes ir yra idealios implantų medžiagos ortopediniam pakeitimui.

Viena vertus, jis gali veiksmingai sumažinti streso neatitikimą tarp implanto ir kaulinio audinio, taip sumažinant streso apsaugos efektą ir įgyvendinant ilgalaikę bei veiksmingą implanto funkciją; kita vertus, porėta struktūra yra būtina sąlyga kaulinėms ląstelėms augti į implantą. Dėl tarpusavyje sujungtos porėtos struktūros gali praeiti daug kūno skysčių, o tai gali dar labiau skatinti kaulų ląstelių augimą.

Gu ir kt. suformavo naujo tipo TC4 lydinį, turintį atvirų porų struktūrą, į titano-aliuminio-vanadžio elementų miltelius pridedant TiH2 kaip putojimą ir veikliąją medžiagą. Porų dydžio pasiskirstymas yra vienodas, porų dydis yra 90–190 μm, o poringumas yra apie 43–59 procentai. , tamprumo modulis svyruoja nuo 5,8 iki 9,5 GPa. Engin ir kt. [35] naudojo miltelinį liejimą (PIM) kartu su poras formuojančių agentų technologija, kad gautų mikroporinius titano lydinius, ir ištyrė poras formuojančios medžiagos polimetilmetakrilato kiekio įtaką lydinio tankiui ir atsparumui gniuždymui. ir tamprumo modulis.

Tuncer ir kt. naudojo purškiamus sferinius miltelius, HDH titano miltelius ir vaško pagrindu pagamintų rišamųjų medžiagų sistemą, pridedant tam tikrą kiekį NaCl ir KCl kaip poras formuojančių medžiagų, kad ištirtų pradinių miltelių poveikį galutinio porėto titano produkto veikimui ir toliau reguliuojant poras formuojančią priemonę. Pagal agento dozę galima gauti porėtą titano medžiagą su reikiamu medicininio implanto poringumu ir porų dydžiu, o medžiagos cheminė sudėtis gali atitikti tretinio gryno titano standartą.

Chen ir kt. naudojo NaCl kaip poras formuojantį agentą kartu su hidrintu titano miltelių vaško įpurškimu, kad paruoštų liejimo pavyzdžius. Reguliuojant NaCl kiekį, injekcijos dalies viduje gali susidaryti susisiekimo anga, kurios mechaninės savybės yra panašios į akytojo kaulo.

Barbosa ir kt. pirmą kartą panaudojo Fe22Cr miltelius skirtingų rišiklių sistemų injekcinių medžiagų reologinėms savybėms patikrinti. Remiantis eksploatacinių savybių testo rezultatais, buvo parinkta tinkama vaško pagrindu pagaminta rišiklių sistema, kuri buvo sujungta su Ti milteliais ir poras formuojančia medžiaga NaCl šiltam presavimui ir kelių komponentų įpurškimui. , nuriebalinant ir sukepinant buvo paruoštas stuburo implanto komponentas su tankia išorine akyta šerdimi ir poringumo gradientu.

6 pav. Porėtas titano liejimo komponentas, naudojant NaCl kaip tarpinį laikiklį

Hidroksiapatitas (HA) turi unikalių pranašumų atliekant kaulų pakeitimą ir kaulų rekonstrukciją dėl savo cheminės sudėties ir kristalinės struktūros, kaip natūralus žmogaus kaulinis audinys, ir jis pradėjo vaidinti vis svarbesnį vaidmenį biomedicinos prietaisuose. .

Tačiau HA yra trapus ir prastų mechaninių savybių, todėl jo negalima naudoti kaip vien tik laikančiojo komponento. Todėl atsirado naujo tipo biomedicininė medžiaga, sudaryta iš HA ir titano medžiagos.

Thian ir kt.] tyrė Ti6Al4V/HA kompozitų paruošimą liejimo būdu. Pirmiausia Ti6Al4V/HA kompoziciniai milteliai buvo paruošti keraminiu nusodinimo metodu, o tada paruošti milteliai buvo sumaišyti su komerciniu rišikliu PAN-250S, kad būtų paruošta injekcinė medžiaga. Ištirtos injekcinės medžiagos reologinės savybės, ištirtas kaitinimo greitis atsirišimo proceso metu. Atrišimo atmosferos ir atsirišimo atmosferos dujų srauto įtaka atsirišančios dalies defektams, rišiklio pašalinimo kiekiui ir likutiniam anglies kiekiui; sukepinimo proceso parametrų įtaka (kaitinimo greitis, sukepinimo temperatūra, laikymo laikas, aušinimo greitis ir kt.) Gauto mėginio poringumas buvo apie 50 procentų; be to, buvo išanalizuotas paruoštos Ti6Al4V/HA medžiagos biologinio skilimo procesas kūno skysčių aplinkoje ir apibūdintas mechaninių savybių tyrimo rezultatais.

2.2 Naujos titano lydinio medžiagos

Biomedicinos sritis yra svarbi titano medžiagų taikymo sritis, o jos taikymo paklausos kryptis tiesiogiai veikia titano medžiagų vystymosi tendencijas.

Ankstyvosios titano medžiagos daugiausia yra grynas titanas (fazė), tačiau gryno titano medžiagos turi mažą stiprumą ir silpną atsparumą dilimui, o vėliau sukuria didelį stiprumą ir didelį kietumą bei tipą, kurį atstovauja Ti6Al4V, Ti6Al7Nb ir Ti5Al2.5Fe lydinys.

Aust ir kt. sėkmingai pagamintos kaulinės sraigtinės medžiagos, pasižyminčios puikiomis eksploatacinėmis savybėmis, naudojant Ti6Al7Nb miltelių ir vaško rišiklio sistemą (parafinas plius PE ir stearino rūgštis), kaip parodyta 7 paveiksle, kurių santykinis tankis yra 97,6 proc., tempiamasis stipris 815 MPa ir išeiga. stiprumas 714 MPa. Pailgėjimas 8,7 proc.

Tyrimų rezultatai rodo, kad lydinio elementai, tokie kaip Al ir V plačiai naudojamame titano-aliuminio-vanadžio lydinyje ir titano-aliuminio-niobio lydinyje, implantui patekus į žmogaus organizmą, išskirs citotoksinius Al ir V elementų jonus, kurie pakenks žmogaus organizmui. . .

Dėl to mokslininkai atliko seriją naujos kartos titano lydinio sistemos, kurioje yra Nb, Ta, Zr, Mo, Sn ir kitų biologinės saugos elementų be Al ir V elementų, kūrimo.

Šiuo metu biotitano lydiniai, kurie buvo sukurti ir tiriami, daugiausia apima Ti-15Nb, Ti-13Nb-13Zr, Ti-35Nb-7 Zr-5Ta, Ti-12Mo-6Zr-2Fe, Ti-35.3Nb-5.1Ta-7.1Zr ir Ti- 29Nb-13Ta-4.6Zr ir kt. [44]. Dėl frezavimo technologijos apribojimų ir kitų aspektų šios lydinių sistemos retai naudojamos miltelių liejimo procesuose.

Zhao ir kt. atliko liejimo liejimo eksperimentus, naudodami titano miltelius ir niobio miltelius, ir sėkmingai paruošė TiNb dviejų fazių lydinį, kurio santykinis tankis yra apie 95 proc. Atliekant žalių kūnų, atrištų dalių ir sukepintų dalių mechaninių savybių testavimą, taip pat sukepinimą su skirtingos sudėties lydinio sudėtimi. Nb kiekio poveikis lydinio mikrostruktūrai ir mechaninėms savybėms buvo tiriamas lyginant stebėjimą ir palyginimą. lydinio mikrostruktūra.

Arockiasamy ir kt. paruoštas Ti5Fe5Zr lydinys, į HDH gryno titano miltelius įdėjus Fe ir Zr elementų, bei išmatavus lydinio mechanines savybes. mechanizmas.

Ti6Al7Nb kaulo varžtas, paruoštas MIM

3. Outlook

Titano ir titano lydinių mažas savitasis sunkis, didelis savitasis stiprumas, puikus biologinis suderinamumas ir atsparumas oksidacijai bei geras atsparumas korozijai leidžia juos puikiai pritaikyti kosmoso, medicinos, chemijos, automobilių ir kasdienio vartojimo prekėse. Plėtros potencialas.

Palyginti su tradiciniais apdorojimo būdais, tokiais kaip kalimas, liejimas ir apdirbimas, miltelių liejimas turi akivaizdžių pranašumų, vienodą lydinio sudėtį, aukštą žaliavų panaudojimo greitį ir didelį didelio masto sudėtingų dalių gamybos pajėgumą, kuris gali labai paskatinti titano gamybą. ir titano lydinio gaminiai. ir taikymas.

Nors buvo padaryta tam tikra pažanga tiriant titano ir titano lydinių liejimo įpurškimą, faktiniame pramoninės gamybos procese aukštos kokybės miltelių žaliavų kaina yra gana didelė, transformuojamos ir pritaikomos naujos aukštos kokybės titano lydinių sistemos. įpurškimo liejimo nepakanka, todėl sunku kontroliuoti gaminių cheminę sudėtį. Vis dar reikia išspręsti daugybę problemų, pavyzdžiui, didesnių.

Be to, pastaraisiais metais sparčiai tobulėjant mikrosistemų technologijoms, mikrosistemose naudojamų mikrokompleksinių komponentų paklausa ir toliau auga. Miltelių liejimo įpurškimas turi būti perkeltas iš tradicinių gaminių tipų į mikroproduktus ir išvystytas į miltelių mikroįpurškimą. formavimo technologija.

Šiuo metu dauguma mikroįpurškimo technologijų yra orientuotos į polimerų, nerūdijančio plieno ir kitų medžiagų sistemas. Vis dar reikia ištirti daug problemų, susijusių su titano ir titano lydinių mikroįpurškimu.

Todėl plėtojant titano ir titano lydinio liejimo liejimo tyrimus, pagrindinis dėmesys turėtų būti skiriamas naujų titano lydinių sistemų tyrimams ir kūrimui, nebrangios aukštos kokybės titano lydinio miltelių paruošimo technologijos kūrimui ir titano mikroįpurškimo liejimo tyrimams. medžiagos, tinkamos mikro ir sudėtingiems įrenginiams.

Atliekant nuodugnius titano ir titano lydinio liejimo liejimo technologijos tyrimus, manoma, kad titano ir titano lydinio liejimo technologija padarys didelę pažangą ir paskatins sparčią titano pramonės plėtrą.

Post Casting procesas

1. Terminis apdorojimas: atkaitinimas, karbonizavimas, grūdinimas, gesinimas, normalizavimas, paviršiaus grūdinimas

2. Apdorojimo įranga: CNC, WEDM, tekinimo staklės, frezavimo staklės, gręžimo staklės, šlifuoklis ir kt.;

3. Paviršiaus apdorojimas: purškimas milteliais, chromavimas, dažymas, smėliavimas, nikeliavimas, cinkavimas, juodinimas, poliravimas, mėlynavimas ir kt.

Formos ir tikrinimo armatūra

1. Formos tarnavimo laikas: paprastai pusiau nuolatinis. (išskyrus prarastas putas)

2. Formos pristatymo laikas: 10-25 d., (pagal gaminio struktūrą ir gaminio dydį).

3. Įrankių ir formų priežiūra: Zhongwei yra atsakingas už tikslias dalis.

Kokybės kontrolė

1. Kokybės kontrolė: defektų lygis yra mažesnis nei 0,1 proc.

2. Mėginiai ir bandomasis paleidimas bus 100 procentų tikrinami gamybos metu ir prieš išsiuntimą, mėginių patikrinimas masinei gamybai pagal ISDO standartus arba klientų reikalavimus

3. Bandymo įranga: defektų aptikimas, spektro analizatorius, auksinio vaizdo analizatorius, trijų koordinačių matavimo aparatas, kietumo tikrinimo įranga, tempimo bandymo aparatas.