Impresión 3D de aleación de titanio

Estados Unidos ha estado investigando desde muy temprano en la preparación de productos de aleación de titanio mediante prensado y sinterización de polvo de titanio. Dynamet Technology se ha comprometido con la producción de productos prensados ​​en polvo de titanio. Como se muestra en la Figura 1, algunos productos se han utilizado a pequeña escala. El primer producto de titanio de pulvimetalurgia producido por la empresa fue la preforma de aleación Ti-6Al-4V para la carcasa del domo del misil Sidewinder de Raytheon. Más tarde, también produjo productos de aleación de Ti-6Al-6V-2Sn de pulvimetalurgia para el Stinger. Carcasa de ojiva de misil. Debido a su importante contribución a los productos de titanio, Dynamet Technology se ha convertido en el único proveedor de productos de aleación de titanio en polvo de Boeing. Además, la empresa estadounidense ADMA Products produce piezas de titanio pulvimetalúrgicas desde 1985 y algunos de sus productos se utilizan en el campo aeroespacial. El Instituto de Investigación de Metales No Ferrosos del Noroeste de mi país tiene más de 30 años de experiencia en investigación y desarrollo en el campo del polvo de titanio de forma casi neta. Los productos porosos de titanio desarrollados se han utilizado en la industria química, alimentaria y otros campos. La Figura 1 (b) muestra los resultados utilizados en la industria de la filtración. Placa de titanio porosa laminada en polvo.

El proceso de prensado isostático en caliente (HIP) fue inventado por el Instituto de Investigación Battelle de Estados Unidos en la década de 1950. Esta tecnología utiliza gas inerte como medio de transmisión de presión a una temperatura de 850-2000 grados y una temperatura de 100-200 Bajo el efecto sinérgico de la presión del aire MPa, la tecnología de prensado y sinterización de productos a alta temperatura es Actualmente, el medio más importante para densificar completamente las piezas estructurales de titanio y aleación de titanio con forma casi neta en polvo. Los productos tienen una estructura uniforme, sin textura, sin segregación, etc. Características.

El desarrollo de la tecnología de prensado isostático en caliente de polvo de aleación de titanio en el extranjero comenzó en la década de 1850. El Instituto Ruso de Investigación de Metales Ligeros fue el primero en el mundo en desarrollar una turbina de bomba de hidrógeno de aleación de titanio en polvo con una forma general compleja ya en la década de 1970, y la desarrolló en RD. Se ha aplicado en el motor de hidrógeno-oxígeno 0120; Estados Unidos realizó por primera vez una aplicación comercial en el campo aeroespacial en la década de 1990, y gradualmente se expandió a los campos de la aviación y las armas, como la biela del motor F110 de PW, los rotores del compresor del motor F107 del misil de crucero Tomahawk, los capós de misiles Sidewind y el crucero F107. impulsores de motores de misiles y carcasas de ojivas de misiles antiaéreos Stinger, etc.

La tecnología de moldeo por inyección de metal (MIM) puede producir directamente piezas con la forma final o cerca de ella, evitando o reduciendo el mecanizado y reduciendo significativamente los costos de preparación. Por lo tanto, la tecnología de moldeo por inyección de polvo es uno de los medios técnicos más eficaces para la preparación por lotes de piezas de aplicación de titanio y aleaciones de titanio. Los productos 3C en comunicaciones electrónicas (incluidos teléfonos móviles, dispositivos portátiles inteligentes, monturas de gafas y componentes de señales 5G) son las principales áreas de aplicación de la tecnología de moldeo por inyección de polvo y representan el 84,2%. En esta etapa, se utilizan principalmente materiales a base de hierro, y el diseño liviano y la búsqueda de materiales de alta calidad son las principales direcciones para el desarrollo futuro de los productos 3C. Las aleaciones de titanio tienen las características de baja densidad (la densidad es solo la mitad que la de los materiales a base de hierro), alta resistencia y resistencia a la corrosión, lo que puede cumplir con el diseño liviano y de alta calidad de los materiales futuros. Según las estadísticas, el tamaño del mercado de la industria china de moldeo por inyección de titanio alcanzó los 680 millones de yuanes en 2020. Según las inversiones por el lado de la demanda y el crecimiento de los ingresos por el lado de la oferta, se espera que el tamaño del mercado alcance los 2.000 millones de yuanes en 2026, con un crecimiento anual. tasa del 20,13%.

La Fabricación Aditiva (AM) es una tecnología de conformado que acumula puntos, líneas y superficies capa por capa. No se ve afectado por la complejidad de las piezas y puede completar de forma automática, rápida y precisa el diseño y la fabricación de piezas complejas. En comparación con la tecnología de fabricación tradicional, la fabricación aditiva tiene ventajas únicas en cuanto a libertad de diseño, moldeado de piezas complejas y utilización de materiales, lo que la convierte en una tecnología de fabricación de aleaciones de titanio prometedora. Según los informes de análisis de SmarTech, el mercado mundial de impresión 3D de metales alcanzó los 3.300 millones de dólares en 2019, incluidos equipos, materiales y servicios de impresión 3D, y se espera que alcance los 11.000 millones de dólares en 2024. La aleación de titanio es el metal de impresión más importante. La defensa aeroespacial y militar son los mayores usuarios de la fabricación aditiva de titanio. Se ha utilizado con éxito para el conformado directo de pequeños componentes de precisión de motores aeroespaciales y grandes componentes complejos de aviación, como sistemas de lanzamiento espacial, alas de aviones, superficies de control integral y puertas. , palas de motor y otros componentes clave de equipos aeroespaciales.