一、MIM技術(shù)概述與鈦合金特性

金屬粉末注射成形（MetalInjectionMolding，簡(jiǎn)稱“MIM”），是將現(xiàn)代塑料注射成形技術(shù)與傳統(tǒng)粉末冶金工藝相結(jié)合而形成的一種新型粉末冶金近凈成形技術(shù)。MIM技術(shù)可實(shí)現(xiàn)高度*和復(fù)雜的零件制造，相對(duì)于傳統(tǒng)制造方法，MIM技術(shù)具有更高的生產(chǎn)效率和更低的成本，能夠*大程度地減少材料浪費(fèi)，提高資源利用效率，也可通過(guò)模具的設(shè)計(jì)和調(diào)整，靈活地生產(chǎn)出各種不同形狀和規(guī)格的零件，實(shí)現(xiàn)定制化生產(chǎn)，適用于體積微小、內(nèi)部較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)件的高效生產(chǎn)。

二、優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)

鈦合金因其優(yōu)異的強(qiáng)度重量比、耐腐蝕性和生物相容性，越來(lái)越多地被應(yīng)用于高性能零部件的制造。MIM工藝通過(guò)高效生產(chǎn)復(fù)雜形狀和高精度的鈦合金零件，正在滿足各行業(yè)對(duì)高性能零部件的需求，且鈦合金粉末的表面活性較高，易于燒結(jié)致密化，這對(duì)提高M(jìn)IM制品的機(jī)械性能至關(guān)重要。

MIM技術(shù)的優(yōu)勢(shì)在于可以批量生產(chǎn)復(fù)雜形狀的金屬零件，且材料利用率高、廢料少。然而，MIM鈦技術(shù)的發(fā)展存在一些挑戰(zhàn)，如低氧球形鈦合金粉末價(jià)格高、供應(yīng)量不足、喂料制備的均勻性、脫脂過(guò)程中制品的變形和開(kāi)裂、燒結(jié)過(guò)程中的收縮控制等，這些問(wèn)題需要通過(guò)優(yōu)化工藝參數(shù)和改進(jìn)材料來(lái)解決。

三、應(yīng)用領(lǐng)域

01、航空航天領(lǐng)域

鈦合金因其高比強(qiáng)度和耐腐蝕性，在航空航天領(lǐng)域具有重要應(yīng)用。MIM技術(shù)可以制造出形狀復(fù)雜、輕量化的鈦合金零部件，如飛機(jī)發(fā)動(dòng)機(jī)葉片、結(jié)構(gòu)支架和連接件等。這些零部件不僅重量輕，而且具有優(yōu)異的機(jī)械性能和抗疲勞性能，有效提高了航空器的整體性能和安全性。

02、醫(yī)療器械領(lǐng)域

鈦合金具有良好的生物相容性和耐腐蝕性，是醫(yī)療器械制造的理想材料。通過(guò)MIM技術(shù)，可以生產(chǎn)出復(fù)雜形狀的鈦合金醫(yī)療零部件，如手術(shù)刀柄、剪刀、鑷子、骨科關(guān)節(jié)零件、牙科植入物等。鈦合金彈性模量特別接近人體骨骼（10~30）GPa，零部件在植入人體后，不僅能夠與人體組織良好結(jié)合，還能長(zhǎng)期保持優(yōu)異的機(jī)械性能和耐腐蝕性，是目前*突出的生物材料。

03、高端制造領(lǐng)域

在高端制造領(lǐng)域(精密儀器、汽車工業(yè)等)，MIM鈦合金技術(shù)也具有廣泛應(yīng)用，如汽車渦輪增壓器零部件、內(nèi)燃機(jī)和燃?xì)廨啓C(jī)旋轉(zhuǎn)和振動(dòng)部件等。這些零部件不僅性能優(yōu)越，而且能夠大幅度降低制造成本，提高生產(chǎn)效率。美國(guó)使用Ti-６Al-２Sn-４Zn-２Mo鈦合金制造了車用進(jìn)氣閥和排氣閥,不僅減輕了車身質(zhì)量,延長(zhǎng)了閥門壽命,還提高了車輛速度。

04、消費(fèi)電子領(lǐng)域

鈦合金注射成形已經(jīng)在電子3C產(chǎn)業(yè)批量應(yīng)用,蘋果公司自2010年開(kāi)始使用MIM零部件，并不斷拓展、*MIM的使用范圍。電源接口件、卡托、攝像頭圈、按鍵等MIM零部件在手機(jī)上的成功應(yīng)用，成就了中國(guó)MIM企業(yè)在消費(fèi)電子領(lǐng)域的*地位。隨著智能手機(jī)、智能穿戴設(shè)備等消費(fèi)電子產(chǎn)品向更加輕薄化發(fā)展，這些產(chǎn)品的核心零部件也將更加精密化和復(fù)雜化，在此背景下，MIM工藝的應(yīng)用前景將日益廣闊。

四、未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)

隨著科技的發(fā)展，MIM鈦合金技術(shù)將不斷改進(jìn)，例如：開(kāi)發(fā)新型高性能鈦合金粉末材料、新型鈦基復(fù)合材料；提高喂料的均勻性和穩(wěn)定性；優(yōu)化脫脂和燒結(jié)工藝，減少制品的變形和開(kāi)裂；應(yīng)用先進(jìn)的計(jì)算機(jī)仿真技術(shù)，*控制制品的收縮和尺寸精度等。這些技術(shù)改進(jìn)將進(jìn)一步提高鈦合金MIM制品的性能和質(zhì)量，拓寬其應(yīng)用領(lǐng)域。同時(shí)，隨著個(gè)性化和智能化制造的發(fā)展，鈦合金MIM技術(shù)也將迎來(lái)新的機(jī)遇：通過(guò)3D打印技術(shù)與MIM技術(shù)相結(jié)合，可以快速制造出個(gè)性化的鈦合金零部件，滿足不同客戶的特殊需求；通過(guò)引入智能制造技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)MIM生產(chǎn)過(guò)程的自動(dòng)化和智能化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。

在將來(lái)，綠色制造成為未來(lái)發(fā)展的重要趨勢(shì)，鈦合金MIM技術(shù)應(yīng)注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，例如開(kāi)發(fā)無(wú)毒無(wú)害的粘結(jié)劑、減少脫脂和燒結(jié)過(guò)程中有害氣體的排放、實(shí)現(xiàn)廢舊鈦合金制品的循環(huán)利用。這些措施將有助于推動(dòng)鈦合金MIM技術(shù)的綠色化發(fā)展，實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益和環(huán)境效益的雙贏。

結(jié)語(yǔ)

鈦合金注射成形技術(shù)正在各個(gè)高性能零部件制造領(lǐng)域迅速發(fā)展，通過(guò)技術(shù)創(chuàng)新、工藝優(yōu)化和綠色制造等方面的不斷進(jìn)步，滿足市場(chǎng)對(duì)高質(zhì)量、復(fù)雜形狀和低成本零件的需求。隨著新材料的開(kāi)發(fā)和數(shù)字化智能制造的應(yīng)用，鈦合金MIM技術(shù)的前景將更加廣闊，為多個(gè)行業(yè)帶來(lái)更多的應(yīng)用機(jī)會(huì)和發(fā)展空間。

【參考文獻(xiàn)】

[1] Y?lmazE,G?k?eA,FindikF,etal.CharacterizationofbiomedicalTi-16Nb-(04)Snalloysproducedbypowderinjectionmolding[J].Vacuum,2017,142:164-174.

[2]BasirA,MuhamadN,SulongAB,etal.Recentadvancesinprocessingoftitaniumandtitaniumalloysthroughmetalinjectionmoldingforbiomedicalapplications:2013–2022[J].Materials,2023,16(11):3991.

[3]GermanRM.Progressintitaniummetalpowderinjectionmolding[J].Materials,2013,6(8):3641-3662.

[4]郭鯉,詹浩,游玉萍,等.鈦及鈦合金粉末注射成形的研究進(jìn)展[J].機(jī)械工程材料,2019,42(6):15-21,86.

[5]YemisciI,MutluO,GulsoyN,etal.ExperimentationandanalysisofpowderinjectionmoldedTi10Nb10Zralloy:Apromisingcandidateforelectrochemicalandbiomedicalapplication[J].JournalofMaterialsResearchandTechnology,2019,8(6):5233-5245.