降低成本主要是降低工业纯钛生产成本和钛及钛合金的制造加工成本。为了降低钛合金的成本，国外大力发展钛合金无切削、少切削的近净形工艺，粉末冶金技术就是这种近净形工艺之一。制造钛合金部件目前主要有3种方法：①传统的锻造材料加工;②铸造;⑧ 粉末冶金。用锻造进行材料加工，其材料性能优良，但浪费大，加工量大，成本高，且难获得形状复杂的产品;铸造可获得形状复杂的净形或近净形产品，成本较低，但铸造过程中材料的成分偏析、疏松、缩孑L等缺陷难以避免，材料性能较低。钛合金的粉末冶金技术则克服了这2种方法的缺点，同时兼有它们的优点。因而国内外科研者在粉末冶金技术制备钛合金上开展了很多工作。本文就近年来国外研究开发的几种制备高性能钛合金的粉末冶金技术及其应用状况做一简要的介绍。

1粉末冶金制备新技术

1.1金属注射成型(MlM)

金属粉末注射成形(MIM)作为一种近净成形技术，可以生产出高质量、高精度的复杂零件，被认为是目前最具优势的成形技术之一。用MIM方法制造钛及钛合金近净成形零件可以大大降低加工成本。据估计，目前世界上钛的MIM零件的产量为每月3 ~ 5t。随着钛粉制备技术的提高和粉末成本的降低，钛合金注塑件的产量日益增加。

日本首次采用MIM技术生产Ti-4wt%Fe合金运动夹板。目前最大的钛粉注射成型工厂是日本Injex，每月产量约2 ~ 3t。钛金属注射成形产品已用于高尔夫球头、自动汽车、医疗器械、牙科植入物和表壳。日立金属精密公司和日本卡西欧电脑公司制造的钛合金表壳在1999年国际粉末冶金大会上获得了MIM奖，手表在200m的水深下仍能正常工作。1 997年，日本太平洋金属株式会社采用Sumitomo Sitix气溶胶法制备了平均粒径为23.8m的球形钛粉，采用4O聚丙烯+6O石蜡粘结剂，在1443K烧结1.5h，获得了MIM钛材料。填隙元素的含量和材料的机械性能见表1。

表1日本太平洋金属有限公司MIM钛零件的性能。

元素含量wt%机械性能

O C N & sigma0.2Mpa & sigmabMpa & delta%

0.226 0.04 0.0017 360 504 19

日本部分大学使用Sumitomo Sitix气体雾化球形钛粉，用MIM法制备Ti-6Al-4V、Ti-12Mo、Ti-5Co合金。材料性能优于同等条件下常规粉末冶金工艺制造的材料，完全达到同成分冶炼锻造材料的水平。此外，一家日本公司使用注射成型制造复杂的钛铁合金零件，如田径跑鞋的鞋底钉。该方法将Ti-Fe合金(Ti-5wt%Fe)粉末与有机粘结剂混合，在196MPa、550℃的压力下注射成型。c脱脂，然后在1000- 1400。c，1.33 &倍；True 空烧结是在1pa的条件下进行的。与钼合金道钉相比，制造的钛铁合金道钉的耐磨性和抗冲击性得到提高。重量减少了45%。汽车喷油器形状复杂，体积小，Ti？是通过注射成型技术(MIM)开发的。Al金属间化合物和Ti-7.6 al？2.6Cr合金喷嘴具有耐高温、耐磨、重量轻等优良性能。，其尺寸精度也满足应用要求。

1.2激光成型技术

激光成形是将高功率激光涂层技术与先进的快速成型方法相结合，直接制造复杂三维零件的激光定向金属沉积工艺。激光成形工艺具有高精度、高质量、非接触、清洁、无污染、无噪音、低材料消耗、参数精确控制和自动化程度高等特点。无需铸造、热等静压或低熔点合金反渗透等中间工艺步骤，即可制造出完全致密、高度完整的金属零件，因此特别适用于金属化合物等脆性合金的成形和加工。

美国AeroMet公司研发的激光成形工艺是将钛合金粉末沉积在基体上进行预成形，然后加工成精密零件。该公司采用激光成形技术生产的F-22飞机支架、F/A-18E/F飞机机翼连接板的翼根加强筋、着陆连杆等都能满足飞机性能要求。他们用的材料都是Ti-6A1？4Y合金。这些采用铸锻技术制造的飞机零件材料利用率不到5，交货时间长达1 ~ 2年。采用激光成形法可以克服这些缺点。目前Ti-6A1已经用这种技术制造出来了。4V，Ti-5A1？2.5Sn，Ti-6Al-2Sn-4Zr-2Mo-0.1Si和Ti-6A1？2S-2Zr-2Cr-2Mo-0 25Si合金。

近日，美国Crucible公司利用大功率CO激光设备，将气体雾化制备的Ti-47Al-2Cr-2Nb合金粉送入激光束聚焦点，通过计算机三维图形控制，Ti-47Al-2Cr-2Nb合金粉的尺寸为200 &倍。150 & times32毫米TiAl合金薄板。采用激光成型技术，板材成分与原粉相似，在制造过程中不会失铝和吸氧。产品微观结构为完整的片层结构，尺寸为180 ~ 600微米(平均尺寸为400微米)，片层间距约为0.5 μ m，其力学性能见表2(略)。激光成形法制备Ti-6A1？4V合金的力学性能见表3(略)，其疲劳性能介于铸造和锻造之间。

选择性激光烧结技术作为激光成形技术中发展最快的技术之一，目前已经得到了广泛的发展。原则上适用于任何能与激光相互作用的粉末材料，尤其是金属粉末。日本大阪大学采用选择性激光烧结技术制备医用钛牙冠，取得了良好的效果。它以Nd: YAG激光为能源(平均功率50W)，原料为球形钛粉。粗钛粉激光烧结件的相对密度和抗拉强度分别为84%和70MPa。而添加细球形钛粉(粒度25um)的激光烧结件的相对密度达到93%，抗拉强度为150MPa。

1.3温压技术

温压技术是近年来新发展起来的一步压制一步烧结工艺，是制造高密度、高性能粉末冶金结构件的一种经济可行的新技术。就是在混合物中加入新的润滑剂，然后将粉末和模具加热到15O。c左右压制，最后用传统烧结工艺烧结，是普通模压技术的发展和延伸，被国际粉末冶金界誉为& ldquo开创铁基粉末冶金零件应用的新时代& rdquo还有& ldquo导致粉末冶金的技术革命& rdquo新型成型技术。

最近，德国弗劳恩霍夫研究所在温压技术的基础上开发了一种新的粉末冶金技术，称为流动温压技术。该技术基于温压技术，结合了金属注射成型的优点。通过添加适量的细粉和增加润滑剂的含量，混合粉末的流动性、填充性和成型性都有很大的改善。原则上，温压技术可以适用于具有足够好的烧结性能的所有粉末系统。其主要特点是能成形几何形状复杂的零件；产品密度高，性能均匀；工艺简单，成本低。

研究人员使用了如图1所示的可拆卸钢模，水平孔和垂直孔的直径为1.6 ram。所用粉末为纯Ti粉，颗粒在150gm以下的粉末为粗粉，细粉采用气体雾化制备。样品在T-1模具中于1250℃压制。在C 空中烧结2h后，用密度计(理论密度为4.5g/cm)测量不同零件(零件几何草图上用1 ~ 6标注)的密度。)，已知使用流动温压技术可以获得高密度。细粉的加入可以使粉末装填更加均匀，具有更好的烧结性能。烧结后，样品的密度分布也更好。例如，当从零件的中心轴使用传统的粉末压制方法时，密度通常较低。一般来说，用传统的成型工艺在压力机上成型零件时，各截面的密度是不同的，这主要是由于模具壁的摩擦和压粉内部压力分布不均匀造成的。而采用流动温压技术后，混合粉末在压制过程中变成粘性流体，流动性好，因此摩擦力减小，压制压力传递好，密度分布也得到很好的改善。

2结论

钛合金的高成本限制了其更广泛的推广和应用。综合以上几种粉末冶金新技术，粉末冶金技术在制备钛合金方面具有材料利用率高、能耗低、经济效益高等优点，从而降低了成本，是生产某些复杂形状零件的必由之路。同时，高质量、低成本钛粉的利用，使得钛粉末冶金产品得到了较好的发展，钛注射成形、激光成形等粉末冶金产品在民用工业中有了明显的增长。我们相信，注射成形、激光成形和温压成形等粉末冶金技术将会更广泛地推动钛粉末冶金工业的发展。