粉末注射成形钛合金粘结剂体系的研究进展

尤 力 ，刘艳军 ，潘 宇 ，孙健卓 ，惠泰龙 ，杨宇承 ，于爱华 ，刘博文 ，李维斌 ，路 新

1) 北京科技大学新金属材料国家重点实验室，北京 100083 2) 北京科技大学新材料技术研究院，北京 100083 3) 北京科技大学北京材料基因工程高精尖创新中心，北京 100083

钛及钛合金具有密度小、比强度高、塑性好、耐热和抗腐蚀等优异性能，可作为一种新型结构材料被广泛应用于航空、航天、生物医用、化工、船舶、汽车等领域，尤以航空领域最为热门。如图1所示，钛制品在民航客机中的材料使用占比逐年上升，现如今已接近20%的使用量[1-4]。虽然钛在地壳中储量十分丰富，但其高熔点、高强度以及高化学活性等特点致使其机加工困难，导致钛合金制品的生产成本一直高居不下，是铁、铝制品成本的数倍之多。除外，可实现机加工的钛合金结构零件均较为简单，受加工方式的限制，其设计方案大都无法发挥材料的最佳性能。基于此背景，具有原料利用率高、可批量化生产且生产成本低的金属粉末注射成形技术（powder injection molding，PIM）已经成为制备钛及钛合金零部件最为有效的技术手段之一[5]。2018年全球管理咨询公司麦肯锡在先进制造业、工业4.0和未来工厂的报告中将粉末注射成形列为第二大技术，且发展成熟度远高于目前位于第一位的增材制造（additive manufacturing，AM）技术，预示着粉末注射成形产业在全球范围内的蓬勃发展。至2014年开始，中国粉末注射成形市场规模已经远超其他经济体，并以平均年增长率50%的比例快速增长。目前，中国已经拥有超过140家粉末注射成形企业，包括常州精研、上海富驰、深圳艾利门特、北京创卓、广州昶盛、东莞博研等一大批优质公司，其中，珠三角地区的粉末注射成形工厂密度更是世界之最。……