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研究领域

Research field

1.1高性能金属粉体材料的先进制备技术

         围绕以增材制造及粉末冶金近净成形为代表的先进制造技术,聚焦专用球形金属粉体材料的迫切需求,开发高性能金属粉体材料及其制备技术,旨在实现金属粉体材料的连续、稳定、高效、低成本化制备;建立健全金属粉体材料体系及标准,完善金属粉体材料的设计开发流程,确保粉末产品成分均匀性好、纯净度高、批次稳定性佳,并通过实施产业化生产,推动国产金属粉体材料制备技术及装备水平的提升。

         面向航空航天、海洋工程、武器装备、医疗器械等应用领域,开发了10余种牌号的球形金属粉末,主要包括钛合金、镍基高温合金以及不锈钢粉末等。

         公司现掌握3种球形金属粉末制备工艺技术,包括VIGA、PREP以及PAMGA,上述制粉工艺优势互补,覆盖不同材质、多种规格粉末的制备。

         公司掌握并不断探索粉末制备全流程关键技术,涵盖粉末设计、制备、后处理以及应用评价。同时在设计开发、生产制造等运行过程中贯彻执行GJB 9001C体系要求,以客户需求为导向,积极锤炼提升核心能力。

1.2钛合金低成本制备技术

         钛铸锭生产的新工艺、新技术发展很快。然而,传统的钛合金制备技术流程长、成本高,严重制约了钛合金的大规模应用。开展低成本钛合金的研究,开发和利用降低钛材成本的新工艺和新装备,满足钛加工业对高质量、低成本铸锭的需求,已成为钛铸锭生产的主要发展方向。

         南京尚吉钛合金低成本制备技术(CC-HR)基于钢铁工业“连铸连轧”的思想,通过等离子束作用将钛合金原材料在冷床中熔炼,并在超声波等物理耦合场的作用下,控制熔体的均匀性,达到一定的过热度保温后溢流浇注到连铸结晶器内,在冷却水及电磁场的作用下连续凝固成型组织细小的钛合金铸锭,再在一定的温度下直接通过挤/轧一体化强变形技术完成钛合金产品的最终成形,获得性能满足要求的最终钛合金产品的技术。

1.3.1 粉末冶金近净成形技术(PM)

         以热等静压、注射成型为代表的近净成形技术,得益于其精密、优质、高效、低耗等特点,在复杂构件制造领域得到日益广泛的应用。

热等静压(Hot Isostatic Pressing,简称HIP)是一种集高温、高压于一体的工艺生产技术,加热温度通常为1000 ~2000℃,通过以密闭容器中的高压惰性气体或氮气为传压介质,工作压力可达200MPa。

         技术优势:

         (1)制件密度高,利用HIP技术制造零件致密度可达100%;

         (2)力学性能优异,材料内部几乎不存在孔隙;

         (3)由于热等静压各向同性的特点,制出的零件组织均匀,且各向同性;

         (4)热等静压技术不仅能够近净成形各种外形复杂的产品,还能制造内腔具有复杂形状的产品;

         (5)提高材料利用率,同时还可以缩短工艺流程,节省大量的机加工。

         南京尚吉拥有专业的技术团队,在钛及钛合金领域积累了丰富的经验。从原材料粉末的制备、筛分、检验到包套的设计、加工、除气焊接,以及最后热等静压工艺等方面,对热等静压全过程进行分析和研究,充分发挥热等静压工艺的优势,为客户提供优质的产品,目前已使用热等静压完成大型复杂结构件数十件,并得到客户的一致好评。

         金属注射成型(MIM)是典型的学科跨界产物,是将现代塑料注射成型技术引入粉末冶金领域而形成的一种全新的金属零部件近净成形加工技术,是近年来粉末冶金学科和工业领域中发展十分迅猛的一项高新技术。使得设计师能够摆脱传统束缚,以塑料成形的方式获得低价、异型的不锈钢、镍、铁、铜、钛和其他金属零件,从而拥有比很多其他生产工艺更大的设计自由度。

         MIM的工艺步骤是:①选取符合MIM要求的金属粉末与有机粘结剂在一定温度条件下采用适当的方法混合成均匀的喂料,②经制粒后在加热塑化状态下用注射成型机注入模具型腔内获得成形坯,③经过化学或溶剂萃取的方法脱脂处理,④经烧结致密化得到最终产品。

         技术优势:

         国际上普遍认为MIM技术的发展将会导致零部件成形与加工技术的一场革命,被誉为“21世纪最热门的零部件的成形技术”。

1.3.2 增材制造技术

         随着航空航天、医疗等行业的发展,相关零件的结构复杂度越来越高,受限于传统加工能力的限制,其生产周期和加工成本也随之增加。增材制造技术采用层层堆积材料的方法,具有无需模具、快速制造的特点,是制备小批量复杂零件的理想方法。同时,增材制造利用微区热源加工材料,在控制元素偏析、利用难加工金属以及开发材料方面独有优势。目前,增材制造已经成为国内外竞相开展的重点研究方向。

         技术优势:

         1)拥有选区激光熔化、激光立体成形、激光选区烧结、激光选区固化等多种增材制造设备以及相关增材制造技术和产品的开发、试验及生产能力;

         2)具备结构拓扑优化和增材制造过程模拟能力,助力实现复杂零件的最优设计和高精度打印;

         3)具备高性能材料开发能力,在高性能粉体中心的配合下,能够快速实现定制材料的粉体制备及增材制造;

         4)形成增材制造技术及产品专利群,创新性高,在金属增材制造组织控制、材料开发以及复杂结构的激光立体成形等方面处于领先水平。

1.4复杂构件绿色高效精密精整技术

         增材制造技术可以实现复杂结构零件的一体化快速成形,在航空航天、国防军工、生物医疗等领域应用前景广泛。但是增材制造零件的表面粗糙度通常可达10-50μm以上,极大地阻碍了其在高端装备上的实际应用,成为了增材制造技术走向实用的关键“瓶颈”之一。传统表面处理技术如人工抛光、机加工、喷砂等不能实现复杂结构工件表面处理,化学及电化学方法虽然可以复杂结构表面加工,但其加工效果及可控性差,无法实现多组元和多物相合金构件表面精密、可控精整加工,且无法避免强腐蚀性、强毒性化学物质的使用,环境损害大。因此,有效的表面精整技术已经成为增材制造产业发展的“行业痛点”和难点。

         表面精整技术是南京尚吉针对上述复杂金属构件抛光难题而开发的一种新型绿色高效精密精整技术,其实质上是一种基于多场协同作用的复合抛光技术,适用于曲面、格栅、回转体、薄壁件、孔缝等复杂金属构件的镜面级精密抛光、去毛刺、去氧化皮、去粘粉、倒角、清洗等,具有绿色环保、效率高、精度高、可控性好的特点,在航空航天、国防军工、生物医疗、电子产品、高端饰品等领域应用前景广泛。