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钛合金微制造技术研究进展与展望
钛合金具有比强度高、耐蚀性强以及生物相容性好等特点,是制造金属微结构件的理想材料。然而,钛合金导热系数低、弹性模量小且化学亲和力强,亦是典型的难加工材料。在分析钛合金微结构件加工特点的基础上,按增材、等材和减材的成形方式对钛合金微制造技术进行了综述,介绍了各自的成形原理与工艺 特点,并对钛合金微制造技术的未来发展方向提出了展望。

1 序言

精密化、微型化是现代制造业的重要发展方向。钛合金作为一种重要的轻质合金,具有比强度高、耐蚀性强以及生物相容性好等特点,被认为是制造金属微结构件的理想材料。随着制造技术的发展,钛合金必将在航空航天、生物医疗和精密仪器等领域得到更多的应用。

然而,钛合金本身导热系数低、弹性模量小且高温下化学亲和力强,属于典型难加工材料。同时,金属微结构件体积小、特征复杂,对精度及表面质量要求高,采用传统加工工艺普遍存在加工质量差、刀具磨损快等现象。因此,研究和探寻高效、高品质的钛合金微制造技术已成为当前的一个热点。

本文按增材、等材和减材成形类别对现有的钛合金微制造方法与技术进行了综述,介绍了它们的成形原理与工艺特点,并对钛合金微制造技术的未来发展方向提出了展望。

2 钛合金增材微制造技术

钛合金增材微制造技术以数字化模型为基础,在保护气氛下打印出二维截面,堆积连续的二维截面进而获得三维实体。常见的钛合金增材制造技术有选区激光熔融(SLM)、选区电子束熔化(EBM)等。

SING等通过SLM技术制备出图1所示的钛钽合金多孔试样,发现多孔结构的尺寸精度、力学性能对激光功率更为敏感;MIRANDA等研究了SLM技术加工薄壁零件的能力,通过数学模型分析了加工参数的影响,并以Ti6Al4V为原料制备出微板、微柱结构;LIU等通过EBM制备出具有优良组织结构的Ti2448多孔试样,且该试样有较高的强度模数比。

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