1, Presssintern
Die Vereinigten Staaten befinden sich in der Forschung zur Titanpulver-Kompressionssinterung von Titanlegierungsprodukten noch in einem sehr frühen Stadium. Dynamet Technology hat sich der Herstellung von Titanpulver-Formpressprodukten verschrieben, wie in Abbildung 1 dargestellt, ein Teil des Produkts wurde in kleinem Maßstab angewendet. Das erste vom Unternehmen hergestellte pulvermetallurgische Titanprodukt war eine Ti-6Al-4V-Legierungsvorform für die Kuppelhülle der Rattlesnake-Raketen von Raytheon. Später wurde pulvermetallurgisches Ti-6Al{ hergestellt. {4}}V-2Sn-Legierungsprodukte für den Einsatz in den Sprengkopfhülsen von Stinger-Raketen. Aufgrund seines bedeutenden Beitrags zu Titanprodukten wurde Dynamet Technology zum alleinigen Lieferanten von Produkten aus pulverförmigen Titanlegierungen für Boeing. Darüber hinaus produziert ADMA Products aus den Vereinigten Staaten seit 1985 pulvermetallurgische Titanteile und einige seiner Produkte werden im Luft- und Raumfahrtbereich eingesetzt. Das Northwest Nonferrous Metals Research Institute in China verfügt über mehr als 30 Jahre Erfahrung auf dem Gebiet der netznahen Formgebung von Titanpulver. Die Entwicklung poröser Titanprodukte wurde in der chemischen Industrie, der Lebensmittelindustrie und anderen Bereichen angewendet, Abbildung 1 ( b) in der Filtrationsindustrie für die Anwendung von pulvergewalzten porösen Titanplatten gezeigt.
2, Heißisostatisches Pressen
Das Verfahren des heißisostatischen Pressens (HIP) wurde in den 1950er Jahren vom US-amerikanischen Battelle (Battelle) Institute erfunden. Die Technologie verwendet eine Art Inertgas als Druckübertragungsmedium bei einer Temperatur von 850-2000 Grad und {{2 }} MPa unter der synergistischen Wirkung des Gasdrucks, der Produkte der Hochtemperatur-Press- und Sintertechnologie, ist die derzeitige nahezu endformende Formung von Strukturteilen aus Titanpulver und Titanlegierungen der gesamten Verdichtung das wichtigste Mittel, über das die Produkte verfügen eine einheitliche Organisation, keine Struktur, keine Segregation und andere Merkmale.
Die ausländische Entwicklung der heißisostatischen Presstechnologie für Titanlegierungspulver begann in den 1850er Jahren. Das Russische Institut für Leichtmetalle entwickelte bereits in den 1970er Jahren weltweit erstmals eine komplexe Form der gesamten Wasserstoffpumpenturbine aus Titanlegierungspulver und in der RD{{ 2}} Wasserstoff-Sauerstoff-Motoren, die in den 1990er Jahren in den USA Anwendung fanden, waren die ersten, die kommerzielle Anwendungen in der Luft- und Raumfahrt erreichten, und expandierten nach und nach in die Luftfahrt, Waffenbereich, wie PWs F110-Motor-Pleuelstange, Tomahawk-Marschflugkörper F107-Triebwerkskompressorrotor, Sidewind-Raketenhaube, F107-Marschflugkörper-Triebwerkslaufrad sowie Stinger-Flugabwehrraketen-Kampfgehäuse.
3, Pulverspritzguss
Die Metallpulver-Spritzgusstechnologie (Metal Injection Molding, MIM) kann direkt mit oder nahe an der endgültigen Form der Teile vorbereitet werden, um eine maschinelle Bearbeitung zu vermeiden oder zu reduzieren und die Vorbereitungskosten erheblich zu senken. Daher ist die Pulverspritzgusstechnologie eines der effektivsten technischen Mittel zur Massenproduktion von Teilen aus Titan und Titanlegierungen. 3C-Produkte in der elektronischen Kommunikation (einschließlich Mobiltelefone, Smart Wearables, Brillengestelle, 5G-Signalteile) sind mit einem Anteil von 84,2 % der wichtigste Anwendungsbereich der Pulverspritzgusstechnologie. In dieser Phase sind die wichtigsten Materialien auf Eisenbasis sowie das leichte Design des Materials und das Streben nach hoher Qualität die Hauptrichtung der zukünftigen Entwicklung von 3C-Produkten. Titanlegierungen haben eine geringe Dichte (Dichte von nur der Hälfte der auf Eisen basierenden Materialien), eine hohe Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und andere Eigenschaften, um der Zukunft leichter Materialien und eines hochwertigen Designs gerecht zu werden. Laut Statistik erreichte die Marktgröße der chinesischen Titanspritzgussindustrie im Jahr 2020 680 Millionen Yuan, und es wird erwartet, dass die Marktgröße im Jahr 2026 2 Milliarden Yuan erreichen wird, mit einer jährlichen Wachstumsrate von bis zu 20,13 % Prognosen der nachfrageseitigen Inputs und des Wachstums der angebotsseitigen Einnahmen.
4, additive Fertigung
Bei der additiven Fertigung (Additive Manufacturing, AM) handelt es sich um eine punkt-, linien- und oberflächenschichtweise kumulative Formungstechnologie, die nicht von der Komplexität des Teils beeinflusst wird und die Konstruktion und Herstellung komplexer Teile automatisch, schnell und präzise abschließen kann. Im Vergleich zu herkömmlichen Fertigungstechnologien bietet die additive Fertigung einzigartige Vorteile hinsichtlich Designfreiheit, komplexer Teileformung und Materialnutzung, was sie zu einer vielversprechenden Fertigungstechnologie für Titanlegierungen macht. Der weltweite Markt für 3D-Metalldruck erreichte im Jahr 2019 3,3 Milliarden US-Dollar, einschließlich 3D-Druckausrüstung, Materialien und Dienstleistungen, und wird im Jahr 2024 voraussichtlich 11 Milliarden US-Dollar erreichen, wobei Titanlegierungen laut einem SmarTech-Analysebericht das wichtigste zu druckende Metall sind . Die Luft- und Raumfahrt sowie die militärische Verteidigung sind der Hauptanwender der additiven Titanfertigung, die erfolgreich für die direkte Formung kleiner Präzisionskomponenten für Raumfahrttriebwerke und großer und komplexer Komponenten für die Luftfahrt eingesetzt wird, wie z. B. Weltraumstartsysteme, Flugzeugflügel und integrierte Steuerflächen und Luken, Triebwerksblätter und andere wichtige Komponenten der Flugausrüstung.
