钛及钛合金的精密铸造与应用
钛合金的熔炼与制备
钛合金的熔炼与制备钛合金是一种具有高强度、低密度、优异的抗腐蚀性能和良好的高温强度的先进材料。
它广泛应用于航空、航天、化工、汽车和医疗等领域。
钛合金的熔炼与制备是其获得优异性能的关键。
本文将介绍该过程的基本情况以及其发展趋势。
一、钛合金的熔炼钛合金通常使用熔模铸造、真空电弧熔炼和粉末冶金等方式进行制备。
其中熔模铸造和真空电弧熔炼是最常用的方法。
下面将对这两种方法进行详细介绍。
1、熔模铸造熔模铸造又称熔模法或精密铸造法，是指钛合金加入铸造模中，利用热力学原理使金属熔融并凝固成型的一种工艺。
该方法适用于生产中小型、复杂、精密钛合金铸件。
使用熔模铸造方法加工的钛合金件具有较高的成形精度和良好的表面质量，而且可以制造出形状和重量特殊的零部件。
但是，这种方法的缺点是成本高、制造周期长并且机械性能较差。
2、真空电弧熔炼真空电弧熔炼是指采用电弧在真空或惰性气氛下将钛合金熔化，然后将熔融合金浇注成型。
真空电弧熔炼的工艺流程与普通的真空熔炼方法相似。
在制备钛合金材料时，真空电弧熔炼是最常用的方法之一。
它可以用来制备各种不同种类的钛合金材料，提供多种材质选择，有一定的成本优势和高效性。
然而，使用这种方法制备的钛合金材料容易出现完全凝固并且内部不均的现象，影响其机械性能和成型质量。
二、钛合金的制备粉末冶金是目前制备钛合金的主要技术之一。
粉末冶金是一种通过混合、成型和烧结等多个工序制备金属或合金件的方法。
它利用粉末状的钛合金材料制备成型零件。
粉末冶金制备钛合金零件的过程主要包含以下几个步骤：粉末钛合金的混合、制备成型件、烧结、热处理以及表面处理。
该方法有很多优点，例如可以制造出形状复杂、成分一致、精度高的零件。
此外，其还具有成本低、资源利用率高、环境友好等优势。
不过，这种方法的缺点是进行成型需要较高的成型压力，以及制造过程中可能会产生残余应力、孔隙和裂纹等缺陷，从而影响材料的结构和性能。
三、结论钛合金的熔炼和制备是生产高品质钛合金制品的关键。
钛合金简介介绍
熔炼
轧制
通过轧机对钛合金进行塑性加工，使其变形并获得所需的形状和尺寸。轧制工艺可以生产出薄板、厚板、棒材和管材等。
锻造
锻造是将钛合金加热至高温，然后通过模具进行塑性变形，以制造出复杂的形状和结构。锻造工艺可以提高钛合金的机械性能和疲劳寿命。
钛合金的焊接可以采用钨极氩弧焊、激光焊、电子束焊等多种方法。焊接过程中应严格控制热输入和保护气体，以防止金属过热和氧化。
尽管钛合金具有许多优良的性能和应用前景，但由于其市场认知度较低，很多企业和消费者对其了解不足。这限制了钛合金在市场上的推广和应用。
为了提高市场认知度，需要加强宣传和推广工作，例如通过举办展览、开展科普活动等方式，向公众普及钛合金的知识和优势。同时，政府和企业也可以通过政策支持和合作项目，推动钛合金在各领域的应用和发展。
钛合金的耐腐蚀性和环保性可以减少对环境的污染和破坏，有利于保护环境。
环境保护
钛合金的挑战与问题
05
由于钛合金的原材料成本较高，且生产过程中需要经过复杂的工艺流程，因此其生产成本相对较高。这限制了钛合金在某些领域的应用，如大规模制造和日常消费品生产。
为了降低成本，一些研究者和企业正在探索新的生产工艺和材料替代方案，例如利用钛废料进行再加工、开发低成本钛合金等。
表面处理的应用
钛合金的发展趋势和未来展望
04
钛合金具有高强度和低密度的特点，能够广泛应用于航空、航天、医疗等领域。
高强度
耐腐蚀性
加工性能
钛合金具有优异的耐腐蚀性能，能够在海洋、化工等领域发挥重要作用。
钛合金的加工性能优异，可以通过各种加工技术制成各种复杂形状和结构。
03
02
01
钛合金可以回收再利用，减少对环境的污染和资源浪费。
高强度模料的研制及在大型薄壁钛合金精铸件上的应用
收 稿 日期 ：０ １０ —３ 修 订 日期 ：０ １０ ２０ —２２ ； ２ ０－３２ 作 者 简 介 ： 海 （９ ８ ） 男 ， 京 航 空材 料 研 究 院 高级 工 程 南 １６ ． 北
２ 模料成分 、 配制工艺 与主要性 能
维普资讯
第 ２ 卷第 ３ ６ 期
２ ０ 年 ３月 ０２
机
械
工
程
材
料
Ｖ０ ２ Ｎ ３ Ｌ ６
Ｍ ａ‘２ ０ ｒ ０２
Ｍ ａ ｅｉｌ ｆ ｒ Ｍ ｅ ｈ ｎｃ ｌ Ｅ ｇｎ ｅｉｇ ｔ ｒａｓ ｏ ｃ ａ ｉａ ｎ ｉｅ ｒｎ
中图分类号 ： ２ ９５ ＴＧ ４ ． 文献标识码 ：Ａ 文章编号 ：１０ —７８ ２０ ） ３ ０ ５Ｏ ０ ０３ ｎｄ ＩｓＵｓ ｎ Ｌａ ｇ ｎ Ｗ ａｌＴｉａ ｉｍ ｇ ｔｅ ｇ ｈ Ｗ ｘ ａ ｔ ｅ ｉ ｒ ｅ Ｔｈｉ ｌ ｔ ｕ ｎ Ｉ ｖ ｓｅ ｅ ｔＣ ｔｎ ｎ ｅ ｔｍ ｎ ａｓｉ ｇ
Ｋ ｅ ｌ ：ｈｇ ｔｅ ｇ ｈｗａ ；ｔｔ ｉｍ ｏ ｙ ｗｏ ｄｓ ｉｈｓ ｒｎ ｔ ｘ ｉ ｕ ａＬｙ￣［ｖ ｓｍ ｅ ａ ｔ ｇ ｎ ａ Ｌ ｎ ｅ ｔ ｍ ｃ ｓｉ ｎ
１ 引
言
外大型复杂整体薄壁铸件熔模精密铸造通常都使用 中温高强度液态模料制模 ， 我国 目前对多元模料的 研究处于起步阶段 。虽已经对大型铸件用的多元模 料进行了研究 ， 尚未研制出一种高质量的、 但 符合大 型复杂整体薄壁钛合金精铸要求 的模料 为此， 我 们开展了钛台金精铸用新 型高强度模料 的研究， 以 期加速大型薄壁熔模精密铸造这一新技术在我国的 推广应用。该模料 的性能指标和技术要求见表 １ 。
钛合金铸造设备与工艺
钛合金铸造设备与工艺钛合金铸造设备与工艺是指用于制造钛合金铸件的设备和工艺流程。
钛合金是一种广泛应用于航空、航天、能源等高科技领域的重要结构材料，具有高强度、良好的耐腐蚀性和高温性能等优点。
因此，钛合金铸件的制造对于提高产品性能和降低成本具有重要意义。
钛合金铸造设备主要包括熔炼设备、熔模设备和铸造设备。
熔炼设备用于将钛合金原材料加热至熔点，通常是采用电弧熔炼、电感熔炼或电子束熔炼等方法进行。
熔模设备用于制备铸造钛合金铸件所需的熔模。
一般来说，熔模可以采用陶瓷熔模、石膏熔模或石蜡熔模等材料制作而成。
铸造设备则用于将熔融钛合金注入熔模中，一般采用重力铸造、压力铸造或真空熔体浇铸等方法进行。
钛合金铸造工艺主要包括砂铸、熔模铸造和精密铸造等。
砂铸是一种传统的铸造方法，适用于制造较大、结构简单的钛合金铸件。
该工艺采用耐火砂芯作为熔模进行铸造，然后再进行后处理工艺，如热处理、机械加工等。
熔模铸造是一种先进的钛合金铸造方法，适用于制造细小、复杂的钛合金铸件。
该工艺主要包括真空熔模铸造和气液模铸造两种方法，能够获得高精度、高质量的钛合金铸件。
精密铸造是一种高精度、高效率的钛合金铸造方法，适用于制造尺寸更小、形状更复杂的钛合金铸件。
该工艺通常采用凝固模铸造、失蜡铸造或金属型铸造等方法进行。
钛合金铸造设备和工艺在实际应用中具有以下特点和优势。
首先，钛合金铸造设备能够提供高温、真空等特殊工况下所需的工作环境，以满足钛合金铸造过程中的要求。
其次，钛合金铸造工艺具有易于操作、能够制备复杂形状的铸件等优点，能够满足产品多样化和个性化的需求。
另外，钛合金铸造设备和工艺还可以通过优化工艺参数、提高生产效率和降低成本，以促进钛合金铸造工业的发展。
总之，钛合金铸造设备和工艺在制造钛合金铸件中起着至关重要的作用。
随着钛合金材料在高科技领域的广泛应用，钛合金铸造设备和工艺的研究和发展将在未来得到进一步的重视和推动。
钛合金铸件造型材料及工艺
(3) investment casting, also known as lost wax casting, titanium alloy castings accurate size, smooth surface, can cast intricate shapes of titanium alloy castings, can improve the utilization of metal materials, production flexibility, adaptability.
(1) Die Casting Including graphite casting and metal casting. Shi Li Kou type mold life of up to 3 to 10 times, some combined graphite processing life of up to 30 to 40 times. It is suitable for static casting, but also for centrifugal but only titanium alloy castings with a wall thickness greater than 10mm are suitable for use with graphite workmanship. Metal casting process is easy, more accurate casting size, low production cost _ small castings. The disadvantage is the casting surface often cold, flow marks, there is a brittle layer on the surface of titanium alloy castings.
20钛专业术语
20钛专业术语1. 钛合金钛合金是由钛和其他合金元素（如铝、铁、镁等）组成的一种金属材料。
钛合金具有低密度、高强度、耐腐蚀等优点，广泛应用于航空航天、汽车、医疗和化工等领域。
2. 钛粉钛粉是指钛金属通过研磨或破碎等方法制得的细小颗粒状物质。
钛粉具有高活性、易燃等特性，常用于制备钛合金、粉末冶金等领域。
3. 钛板钛板是通过热轧或冷轧工艺加工而成的钛金属板材。
钛板具有轻质、高强度、耐腐蚀等特点，广泛应用于航空航天、船舶、化工等领域。
4. 钛管钛管是由钛金属制成的管状材料。
钛管具有耐高温、耐腐蚀等特性，常用于化工、海洋工程等领域。
5. 钛棒钛棒是由钛金属制成的圆柱状材料。
钛棒具有高强度、低密度、耐腐蚀等特点，常用于航空航天、汽车、化工等领域。
6. 钛合金粉末冶金钛合金粉末冶金是一种利用钛合金粉末经过压制、烧结等工艺制备钛合金制品的方法。
这种方法可以实现复杂形状的制备，广泛应用于航空航天、汽车等领域。
7. 钛合金精密铸造钛合金精密铸造是一种利用精密铸造工艺制备钛合金制品的方法。
这种方法可以实现复杂形状的铸造，常用于航空航天等领域。
8. 钛合金焊接钛合金焊接是一种将钛合金材料进行连接的方法。
由于钛合金的熔点较高，焊接过程中需要控制温度和保护气氛，常用于航空航天、化工等领域。
9. 钛合金材料表面处理钛合金材料表面处理是一种改善钛合金材料表面性能的方法。
常见的表面处理方法包括阳极氧化、电化学抛光等，可以提高钛合金的耐腐蚀性和装饰性。
10. 钛合金热处理钛合金热处理是一种利用热处理工艺改变钛合金组织和性能的方法。
常见的热处理方法包括时效处理、固溶处理等，可以提高钛合金的强度和耐腐蚀性。
11. 钛合金表面涂层钛合金表面涂层是一种在钛合金表面形成保护层的方法。
常见的涂层材料包括陶瓷涂层、金属涂层等，可以提高钛合金的耐磨性和耐腐蚀性。
12. 钛合金生物相容性钛合金生物相容性是指钛合金在生物体内的相容性。
由于钛合金具有良好的生物相容性，常被用作人工关节、牙种植等医疗领域。
精密铸造工艺(3篇)
第1篇摘要：精密铸造是一种重要的金属加工方法，广泛应用于航空航天、汽车、电子、医疗器械等领域。
本文将详细介绍精密铸造工艺的原理、分类、特点、应用以及发展趋势，旨在为相关领域的研究和开发提供参考。
一、引言精密铸造是一种将金属熔化后，通过精密的铸造模具将其冷却凝固，从而获得具有高精度、高表面光洁度和复杂形状的铸件的技术。
随着现代工业的发展，精密铸造工艺在各个领域都得到了广泛的应用，其精度和性能要求越来越高。
本文将对精密铸造工艺进行详细介绍。
二、精密铸造原理精密铸造的原理是将金属熔化后，通过精密的铸造模具，使其在冷却过程中凝固成所需的形状和尺寸。
具体过程如下：1. 金属熔化：将金属加热至熔点，使其熔化成液态。
2. 浇注：将熔化的金属浇注入精密的铸造模具中。
3. 冷却凝固：在模具中，金属液逐渐冷却凝固，形成所需的形状和尺寸。
4. 取模：待铸件冷却至室温后，取出铸件。
5. 后处理：对铸件进行去毛刺、清洗、热处理等后处理工艺，提高铸件的性能和精度。
三、精密铸造分类根据铸造方法的不同，精密铸造可分为以下几类：1. 熔模精密铸造：将金属熔化后，浇注入熔模中，冷却凝固后取出铸件。
2. 离心铸造：将金属熔化后，通过离心力作用，使其在模具中凝固成所需形状的铸件。
3. 真空精密铸造：在真空条件下，将金属熔化后浇注入模具中，防止氧化，提高铸件质量。
4. 精密压铸：将金属熔化后，通过高压将熔体压入模具中，快速凝固，获得高精度、高表面光洁度的铸件。
四、精密铸造特点1. 精度高：精密铸造工艺可以生产出尺寸精度高、形状复杂的铸件。
2. 表面光洁度高：由于模具的精度高，铸件的表面光洁度也相应提高。
3. 材料利用率高：精密铸造工艺可以充分利用金属材料，降低生产成本。
4. 生产周期短：精密铸造工艺的生产周期相对较短，有利于提高生产效率。
5. 应用范围广：精密铸造工艺适用于各种金属材料，包括合金、不锈钢、钛合金等。
五、精密铸造应用精密铸造工艺在各个领域都有广泛的应用，以下列举几个典型应用：1. 航空航天：精密铸造工艺在航空航天领域主要用于制造发动机部件、起落架等关键部件。
钛与钛合金的发展与应用(第四篇)
钛与钛合金的发展与应用.第四篇《应用篇》第一部分、工业纯钛的应用：第一篇提到过，工业纯钛按照国标分为TA1-TA4不同牌号，加工成板、管、棒、丝、带等各种半成品。
工业上比较常用的纯钛是TA3，因为它的耐腐蚀性和综合力学性能比较适中，抗腐蚀能力比常用的不锈钢强15倍，使用寿命长10倍。
因此广泛用于石油化工设备、滨海发电装置、海水淡化装置和舰艇零部件。
如果需要高强度和耐磨性，就需要采用TA4。
而对成形性要求高时，就需要采用TA1或者TA2。
工业纯钛对核辐射的耐受比不锈钢要高的多，长期使用也不会变脆，因此还可以用于核反应堆的零件。
这是钛的工业应用。
钛完全无毒，具有良好的生物相容性，可以与骨组织紧密牢固的结合，是理想的生物材料，因此在医疗领域大显身手。
高尔夫球杆和网球拍的外框、自行车的骨架也会用到金属钛。
近年来，眼镜、珠宝行业，用钛量（主要是纯钛,也有部分钛合金）也在急剧上升。
这是钛的生活应用。
纯钛应用，在钛工业中占到的比例不到10%。
90%以上，都用在了形形色色的钛合金上第二部分、钛合金的应用：中国钛合金的应用领域，主要集中在石油、化工等工业领域，并逐步向航空航天、海洋化工和日常生活扩展。
表1：部分钛合金在中国的应用和碳纤维复合材料一样，本文对钛合金重点关注的，仍然是航空航天领域的应用。
下面我们就来聊聊这方面的情况。
一航空领域重点看两个领域：1 高温及阻燃钛合金（用于航空发动机）2 承力及强韧钛合金（用于飞机结构）。
其实，这二者有很多交叉如发动机支撑结构件，既是耐温合金也是承力合金。
咱们试着分别讨论。
1 航发用高温钛合金表2：发动机钛合金用量*（兵器迷推测为WS-10）数据说话。
进步，那是看得见的；差距，那是明摆着的。
结合中国的应用情况，我们重点介绍几种钛合金牌号如下：TC4：即钛铝钒合金Ti-6Al-4V及其各种发展型号，中国国标牌号TC-4，属于α+β合金。
这是一个大家族，既有结构合金，也有耐温合金。
钛合金铸造技术及其应用
钛合金铸造技术及其应用钛合金是一种重要的结构材料，其具有优异的力学性能、抗腐蚀性能以及生物相容性等特点，被广泛应用于航空航天、汽车工业、医疗器械等领域。
而钛合金的铸造技术则是实现大规模生产钛合金零件的重要工艺。
本文将介绍钛合金铸造技术及其应用。
一、常用的钛合金铸造方法1. 砂型铸造砂型铸造是一种传统且常用的钛合金铸造方法。
在砂型铸造过程中，通过将铸造材料熔化后注入砂型中，待其冷却凝固后获得所需的钛合金零件。
这种方法适用于简单形状的零件制造，成本相对较低，但由于砂型铸造的限制，无法制造复杂结构的零件。
2. 精密铸造精密铸造是在砂型铸造基础上发展起来的一种铸造方法。
它采用更精细的砂型，以获得更高的表面质量和更精确的尺寸控制。
此外，该方法还能生产更复杂和精密的钛合金零件，如叶片、涡轮轮毂等。
3. 低压铸造低压铸造是在真空或低气压环境下进行的钛合金铸造技术。
通过在模具中建立一定的真空或低气压，将熔融态的钛合金快速注入模具中，利用气压来填充整个模腔，以减少气孔和杂质的产生。
这种方法适用于制造高质量、中等复杂度的钛合金零件。
4. 熔模铸造熔模铸造是一种通过直接将熔模注入模具中进行铸造的方法。
熔模铸造的优点是可以制造出高精度、高质量的钛合金零件，尤其适用于制造复杂结构和薄壁的零件。
然而，该方法的成本较高，且模具制备时间较长。
二、钛合金铸造技术的应用1. 航空航天领域钛合金在航空航天领域中具有非常重要的地位。
通过钛合金铸造技术，可以制造出航空发动机零件、地面支撑设备以及飞行器结构等。
钛合金的高强度、低密度和耐腐蚀性能使其成为飞机和航天器的理想材料。
2. 汽车工业钛合金在汽车工业中的应用也越来越广泛。
通过钛合金铸造技术，可以制造出汽车发动机中的活塞、连杆和阀门等零件，其中钛合金零件的应用可以减轻发动机重量，提高燃油效率，且具有良好的耐磨性和耐高温性。
3. 医疗器械由于钛合金具有生物相容性和抗腐蚀性能，因此广泛应用于医疗器械制造领域。
钛及钛合金论文
钛及钛合金摘要：先进材料钛及钛合金的应用与前沿技术的发展一直是当前材料领域的热点研究课题之一。
钛、钛合金及钛化合物的优良性能促使人类迫切需要它们。
然而，生产成本之高，使应用受到限制。
我们相信在不久的将来，随着钛的冶炼技术不断改进和提高，钛、钛合金及钛的化合物的应用将会得到更大的发展。
本文介绍了钛合金的发展现状、特性、铸造工艺性能及其热处理，阐述了钛合金的生产技术及其应用，分析其优势与局限性，并展望发展趋势。
关键字：金属钛，钛合金; 发展状况;分布，性质; 铸造加工性能; 热处理;生产技术，应用; 研究前景钛和钛合金的发展过程：钛是英国化学家格雷戈尔（Gregor R W ，1762—1817。
）在1791年研究钛铁矿和金红石时发现的。
四年后，1795年，德国化学家克拉普罗特(Klaproth M H ，1743—1817。
）在分析匈牙利产的红色金红石时也发现了这种元素。
他主张采取为铀（1789年由克拉普罗特发现的）命名的方法，引用希腊神话中泰坦神族“Titanic”的名字给这种新元素起名叫“Titanium”。
中文按其译音定名为钛。
格雷戈尔和克拉普罗特当时所发现的钛是粉末状的二氧化钛，而不是金属钛。
因为钛的氧化物极其稳定，而且金属钛能与氧、氮、氢、碳等直接激烈地化合，所以单质钛很难制取。
直到1910年才被美国化学家亨特(Hunter M A）第一次制得纯度达99.9%的金属钛。
由于钛在液化状态时化学活性非常高, 钛与气体和所有制模成形用的难熔材料都有很高的活性, 因此, 钛合金铸造成形工业化的生产晚于变形钛合金和变形工艺。
自海绵钛工业化以来, 钛在工业上的广泛应用推动了钛工业的迅速发展, 钛的生产能力正在逐年提升, 并将陆续超过铅、锌、铜成为名副其实的第三金属。
目前, 由于国际紧张局势的缓和和军备缩减, 使军用飞机的钛需求量减少, 但民用客机今后可望继续增长。
要使钛业得以生存, 普遍认为还是要扩大飞机以外的一般用途。
钛合金铸造工艺
钛合金铸造工艺钛合金是一种高强度、轻量化的材料，广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗器械等领域。
钛合金铸造工艺是将钛合金熔化后注入模具中，经过冷却凝固形成所需的零部件或构件的一种生产工艺。
钛合金铸造工艺主要分为砂型铸造、精密铸造和气动压力铸造三种。
1. 砂型铸造砂型铸造是将钛合金熔化后倒入模具中，冷却凝固形成所需零部件或构件的一种传统的铸造工艺。
该工艺适用于大型、复杂形状的零部件或构件的生产。
其优点是生产周期较短，成本相对较低。
缺点是表面粗糙度较高，需要进行后续加工处理。
2. 精密铸造精密铸造是通过先制备出模具，然后将钛合金在真空环境下加热至液态状态，再注入模具中进行冷却凝固形成所需零部件或构件的一种高精度、高质量的铸造工艺。
该工艺适用于小型、复杂形状的零部件或构件的生产。
其优点是表面粗糙度低，尺寸精度高，可减少后续加工处理。
缺点是生产周期较长，成本相对较高。
3. 气动压力铸造气动压力铸造是将钛合金在高温高压下注入模具中进行冷却凝固形成所需零部件或构件的一种新型铸造工艺。
该工艺适用于中小型、复杂形状的零部件或构件的生产。
其优点是生产效率高，成本相对较低；表面质量好，尺寸精度高；可同时生产多个零部件或构件。
缺点是模具制备难度大，需要先进行模具设计和制备。
钛合金铸造工艺中，还需要注意以下几个方面：1. 熔炼过程钛合金在熔炼过程中易受到氧化和污染，因此需要采用真空电弧熔化等特殊方法进行熔炼。
2. 模具制备模具制备需要考虑到钛合金的特殊性质，如收缩率大、热膨胀系数小等因素，以确保生产出符合要求的零部件或构件。
3. 后续加工处理钛合金铸造后的零部件或构件需要进行后续加工处理，如去除毛刺、磨光表面等，以提高其表面质量和尺寸精度。
总之，钛合金铸造工艺是一种重要的制造技术，可广泛应用于航空航天、汽车制造、医疗器械等领域。
在实际应用中，需要根据具体情况选择适合的铸造工艺，并注意熔炼过程、模具制备和后续加工处理等方面的问题，以确保生产出高质量的钛合金零部件或构件。
钛合金铸件精密成形理论与技术研究进展
关 键 词 ：离心场 ；钛合金 ；精密成形 ； 理论 与技术
中图分 类号 ：Ｔ １ ６ ２ Ｇ ４． １
文献标识码 ：Ａ
文章编 号 ：１７ ３ ６ （０ １ ０ ６４— ９ ２ ２ １ ）７—０ １ ０ ０ ６— ８
Ｒｅ ｅ ｒ ｈ Ｐｒ ｇ ｅ ｓ ｏ ｅ ｒ ｎ ｃ ｏ ｏ ｙ Ｃｏ ｅ ｎ ｎｇ ｓ ａ ｃ ｏ ｒ ｓ ｎ Ｔｈ ｏ ｙ ａ ｄ Ｔｅ ｈｎ ｌ ｇ ｎｃ ｒ ｉ Ｐｒ ｃｓｏ ｒ ｉ ｆ Ｔｉａ ｉ ｅ ｉｉ ｎ Ｆｏ ｍ ｎｇ ｏ ｔ ｎ ｕｍ ｌ ｙ Ｃａ ｔｎｇ Ａｌｏ ｓ ｉ ｓ
第３ ０卷 第 ７期 ２ １ 年 ７月 ０１
中国 材 料 进 展
ＭＡＴＥＲＩ Ｓ ＣＨＩ ＡＬ ＮＡ
Ｖ０ ． ０ Ｎｏ ７ １３ ．
Ｊ １２ １ ｕ． ０ １
钛 合 金 铸 件 精 密 成 形 理 论 与 技 术 研 究 进 展
吴士平 ，郭景 杰 ，张 军 ，傅 恒志
ａ ｄ ｍｏ ｄ ｆ ｌ ｇ ｏ ｔ ｎ ｕ ａ ｏ ｎ ｔ ｉ ｐ ｐ ｒ ｎ ｈ Ｓ ｔ ｅ ｉ ｒ ｖ ｍｅ ｔｓ ｈ ｍｅ ｏ ｅ ｉａ ｅ ｔｉ ｇ ｌ ｃ ｓ ｎ ｓ ｐ ｏ ｎ ｌ ｌ ｎ ｆｔ ａ ｉ ｍ ｎ ｖ ｉ ｈ ｓ ａ ｅ ．ａ ｄ ｔ Ｈ ｈ ｍｐ ｏ ｅ ｎ ｃ ｅ ｆｖ ｒ ｃ ｌｃ ｎｒｆ ａ ａ ｔ ｇ ｗａ ｒ － ｉ ｉ ｉ ｔ ｕ ｉ ｐｓｄ ｏ ｅ ．Ｆ ｎ ｌ ．ｔ ｅ ｄ ｖ ｌｐ ｎ ｆ ｏ ｍｉ ｇ ｔ ｅ ｒ ｎ ｅ ｈ ｏ ｏ ｙ ｉ ｅ ｔ ｆ ｇ ｌｆ ｌ ａ ｏ ｎｅ ｕ ｏ ａｄ ｆ ｔ ｒ ｒ ． ｉ ａｌ ｙ ｈ ｅ ｅｏ ｍｅ ｔｏ ｒ ｎ ｈ ｏｙ ａ ｄ ｔｃ ｎ ｌｇ ｎ ｃ ｎ ｒ ｕ ａ ｅｄ ｗ ｓ ｐ ｉ ｔ ｄ ｏ ｔｔ ｉ ｕ ｕ ｅ ｗｏ ｋ ｆ ｉ ｉ
钛合金的应用现状及加工技术发展概况
钛合金的应用现状及加工技术发展概况一、本文概述钛合金，作为一种轻质、高强度、耐腐蚀的先进金属材料，自问世以来，在航空、航天、医疗、化工、船舶等多个领域得到了广泛的应用。
本文旨在全面概述钛合金的应用现状及其加工技术的发展概况。
我们将首先回顾钛合金的基本性质，然后重点分析其在各个领域的应用实例，并探讨其独特的优势。
随后，我们将深入研究钛合金的加工技术，包括其主要的加工方法、工艺特点以及近年来的技术革新。
我们将展望钛合金未来的应用前景和加工技术的发展趋势，以期为相关领域的研究和应用提供参考和借鉴。
二、钛合金的应用现状钛合金作为一种轻质高强度的金属材料，在现代工业中得到了广泛的应用。
其独特的物理和化学性质，如高比强度、低密度、良好的耐腐蚀性和高温性能，使得钛合金在航空航天、医疗、船舶、汽车、化工等领域扮演着举足轻重的角色。
在航空航天领域，钛合金因其高强度和轻质的特点，被广泛应用于飞机和航天器的制造中。
例如，钛合金可用于制造飞机发动机的关键部件，如压气机叶片和涡轮盘，以及航天器的框架和连接件。
这些应用不仅要求材料具有极高的强度，还需要承受极端的温度和压力。
在医疗领域，钛合金的生物相容性和耐腐蚀性使其成为制造医疗器械和植入物的理想材料。
例如，钛合金被用于制造牙科植入物、人工关节、心脏瓣膜和骨折固定器等。
这些应用要求材料具有良好的生物相容性，不会引发人体组织的排斥反应。
钛合金还在船舶、汽车和化工等领域得到了广泛的应用。
在船舶领域，钛合金用于制造海水淡化装置、海底管道和船体结构等，以抵御海水的腐蚀。
在汽车领域，钛合金可用于制造轻量化的车身部件和发动机零件，以提高汽车的燃油效率和性能。
在化工领域，钛合金则用于制造耐腐蚀的反应器、管道和阀门等。
总体而言，钛合金的应用现状呈现出多元化和高端化的趋势。
随着科技的不断进步和工业的快速发展，钛合金的应用领域将进一步扩大，其在现代工业中的地位也将更加重要。
三、钛合金加工技术的发展概况随着钛合金在航空、航天、医疗、汽车等领域的应用不断扩大，其加工技术也在持续进步。
钛合金精密铸造技术
钛合金精密铸造技术
钛合金精密铸造技术是一种将钛合金材料进行精确铸造的工艺。
钛合金作为一种高强度、低密度和耐腐蚀的材料，被广泛应用于航空航天、汽车、医疗器械等领域。
钛合金精密铸造技术包括以下步骤：
1. 材料准备：选择适合的钛合金材料，并进行预处理，如加热、去除杂质等。
2. 模具制备：设计和制造适合铸造钛合金的模具。
模具需要能够承受高温和高压，并具有良好的润模性能。
3. 熔炼和浇注：将预处理后的钛合金材料加热熔化，然后快速浇注到模具中。
浇注时需要控制好温度和浇注速度，以避免产生气孔和缺陷。
4. 冷却和固化：在模具中冷却和固化钛合金材料，使其形成所需的形状和结构。
5. 除模和修整：将固化的钛合金件取出模具，并对其进行除模和修整工艺，去除多余的毛边、凸起和瑕疵。
6. 后处理：对铸造好的钛合金件进行表面处理，如抛光、喷砂和阳极氧化等。
同时，还可以对其进行热处理、退火等工艺，以提高其机械性能和耐腐蚀性能。
通过钛合金精密铸造技术，可以生产出具有复杂形状和高精度的钛合金件。
这种技术能够有效提高钛合金材料的利用率和性能，并满足不同领域对钛合金件的高要求。
钛合金的加工工艺及应用
钛合金有着与钛金属类似的大气高温污染（吸收氢氧氮）、强度高导致的刀具寿命短、导热性差导致的粘刀等等一系列麻烦。
此外，热加工带来的金属相不均匀，晶粒粗大，残余应力，等等，也是钛合金热加工的难题。
因此，工业纯钛和钛合金基材，在国际上基本是自由贸易，这与高性能碳纤维复合材料的禁运有很大的差异；然而，买得起未必用得起，正是加工工艺的复杂，将绝大多数国家挡在了钛合金应用的门外。
下面，我们来看钛及钛合金加工工艺与应用的情况：钛合金加工工艺：一、下料切割工艺钛及钛合金制件之前，先要将大块钛及钛合金进行初步切割，做下料准备。
钛及钛合金的切割，不像一般金属，很难用火焰方法进行，否则高温污染会导致材料脆化。
因此多用等离子切割、激光切割、铣切来进行。
但是这些方法，要么是材料容易产生热应力离散变形（如激光切割）、或者成本太高无法满足大量生产（如离子束切割），要么是残料率高（如铣切）。
因此，人们想出了另一种常温切割方式：高压水切割。
水切割，就是水刀，呵呵。
以前咱听说水滴石穿，那可要万年功夫。
这次是水切钛断，立等可取啊。
中国潜心研究此项技术的钛切割应用，获得成功，顺利实施了40～100毫米厚的钛合金板材切割。
由于是常温操作，切割质量好，且其效率是常规切割方法的50倍以上，材料费大大节约。
至今，钛合金的水切割方式，在国内的应用已经接近10年。
二、铸造工艺铸件加工，需要熔化钛及钛合金进行浇注。
同样，由于钛及钛合金的化学活性，熔化的液态钛及钛合金，几乎与所有的耐火材料起反应。
因此其熔化和浇注必须在惰性气体（如氩气）保护或者真空环境下进行。
国内应用方面：中国在消化吸收国外先进技术的基础上，掌握和发展了金属型、捣实型、机加工石墨型，以及氧化物面层陶瓷型壳等钛合金铸造技术，可以生产最大直径达1500毫米X400毫米，最小壁厚为0.8毫米，单重达到近800千克的整体钛合金铸件，每年铸造钛合金用量达5000吨，具备了钛及钛合金精密铸件的基本生产技术。
钛合金精密铸造中压蜡保护系统的研发与应用
根 据设计 要求，对压蜡保护系统 的各功能单 元进行设计 ，数据锁 存单元设计、状态反 馈控制单 元设计 、Ｐ ＣＢ设计、电路板调试与测试 以及与现 场设备安 装调 试。数据 所存单 元主要以单 片机 作 为控 制核 心， 采用 Ｓ Ｔ Ｃ系列单 片机 负责下降沿触发 自动报警和延时时间参数的 宽 范 围 设 置 ，运 用 Ｃ 语 言 编 写相 应 软件 并 进行 ｐ ｒ ｏ ｔ ｅ ｕ ｓ仿 真 。 Ｃ Ｐ Ｌ Ｄ 负责实现状态反馈控制功能 ， 触发报警后将 反馈控 制信号送给相应设 备， 产 生动 作 和 延 时【 ９ 】 。 在 ＭＡ Ｘ Ｐ Ｌ ＵＳ Ｉ ｌ 环境下用图形和 ｖ ｅ ｒ ｉ ｌ ｏ ｇ ＨＤＬ 语 言 相 结 合 的方 式 编 制 相 应 软 件 并 进 行 ＱＵ ＡＲ Ｔ ＵＳ ｌ ｌ 仿真【 １ ０ 】 。 在 Ｐ Ｃ Ｂ 设计 上 ， 从 板 路 布 线 方 式 、线 宽 设 置 、铺 地 等 多方 面 改 善 了 电路 的电磁兼容性和抗干扰能力。
同时对于 系统的集成性要做 充分的考虑 ， 设计要采 用一块压蜡保 护 系统带动多台压蜡机设备的并联并且相互独立的工作模 式 ， 从一对 变至一对 多的工作模式 ，要从节省成本和空间 ，简 化厂房布线连接 和维修人 员作业强度的 方面多做考虑。
一
图 ２单 片机 负跳变触发原理 图 单 片机对压蜡机所提供 的开关量信号进行处理 ， 如 图 ２所示，当 按 下任一 台压蜡机 的停止按钮 Ｋ ｉ 后 ，在单 片机的 中断端 口 ｉ ｎ ｔ 端 产生 个电平 负跳 变信号 ，触发单 片机 Ｐ Ｏ ． ０端 口由高 电平转至低电平 ， 同时单片机内部 定时器 Ｔ Ｏ计时开始 ， 当达到设定的时间后计 时器停 ， 单片机 Ｐ ０ ． ０口重新 转至高 电平状态。单 片机系统程序采用 Ｃ语言编
基于3D打印技术的钛及钛合金精密铸造工艺
基于3D打印技术的钛及钛合金精密铸造工艺摘要：本项目拟将3D打印增材制造技术与传统精密铸造技术有机地融合起来，构建零件的3D模型，利用3D打印的方法实现“蜡模”的无模具生产，然后利用熔融模法进行铸造，最终获得高精度的铸件。
针对模具成型与成型过程中存在的模型组树困难、表面质量差、浆料涂覆困难、中壳易膨胀开裂、铸件表面分层污染等问题，开展相关研究，为3D打印在及合金精密铸造领域的推广应用奠定基础。
关键词：3D打印快速成型技术精密铸造钛及其合金以其质轻、高强、耐高温、抗腐蚀性强等特点，广泛应用于航空航天、船舶、化工、冶金、电力等行业。
因此，它被誉为“太空金属”、“深海金属”、“智慧金属”。
目前，钛合金铸件的制备方法主要为有机加石墨型和精铸两种工艺。
前者适合于外形简单，厚度大，尺寸要求小的铸件，这种传统的机械加工方法难以满足复杂形状、复杂曲面及复杂内部结构的加工需求，而当前工业4.0、智能化制造技术正向大型、薄壁、一体化方向发展，对复杂、高精度的钛合金销钉零件的要求日益增加，而这类零件就只能采用精铸的方法。
精密铸造需通过制造模具来制备蜡模，但其设计和生产周期较长，尤其是叶片、叶轮、发动机缸体、缸盖等外形复杂的铸件，加工困难、成本高、耗时久。
所以，在研制和小批量加工过程中，如果使用常规的精铸工艺，其制造周期长，成本高，风险大，甚至是产品难以达标的。
本项目拟将3D打印增材制造与浇铸技术相结合，通过对零件进行3D建模，在不使用模具的情况下，实现“蜡模”的快速成形，从而达到一体化、自动化和快速成形的目的。
3D打印快速成型技术能够实现"设计即制造"，极大地缩短了新产品的开发时间，节省了研究费用。
因此，开展3D打印在及合金精密铸造中的应用研究是十分必要的。
1、制模传统的模具制造方法需要借助模具获得所需要的蜡型，而3D打印的快速成型方法基于离散/堆叠的原则，利用分层软件将其离散化，划分成易于加工的离散曲面（2D平面）、离散直线和离散点，并利用激光烧结、热处理等方法对其进行成型。