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1.大型熔煉及加工裝備的研製
北(běi)京香蕉视频入口污精密機械科技有限公(gōng)司位於北京市昌平區(qū)昌平鎮南環,專業從事北京精密零件加工,北京鋁合金異型件加工,北京不鏽鋼異型件加工,北京不鏽鋼零(líng)件加工,北京鈦合金加工 ,北京鋁合金零件加工(gōng),北(běi)京軍工零件加工,北(běi)京高精密零(líng)件加工 , 北京cnc數控加工,北京夾具工(gōng)裝加工 ,集機(jī)械、金屬、 塑料模(mó)型加工為一體的(de)公(gōng)司。
通(tōng)過對我國鈦(tài)及鈦合金專利分類統計發(fā)現,我國在新(xīn)型鈦合金研製以(yǐ)及加工技術方麵(miàn)開展了大量的研究工作,並取得了諸多(duō)成果。我國目前已成功研製的鈦合金有70多種,其中有50多種已列入******標準,並形(xíng)成了(le)高溫鈦合(hé)金係列、結構鈦合金係列(liè)、船用鈦合金係列、耐蝕鈦合金係列以及醫用鈦合金係列5大(dà)係列,相關專利(lì)申請數量也居(jū)於首位(IPC C22C類)。此外,在鈦的加工技術方麵(miàn)也(yě)是碩果累累。2014年(nián)寶鈦集團成功研製出TC4鈦合金型材,填補了我國鈦(tài)合金型材製造(zào)技術的空白,使我國成(chéng)為繼美國、俄羅斯之後第3個掌握鈦合金型材生產技術的(de)******,而(ér)寶鈦(tài)集團在2008、2013年就先後申請了一種鈦及鈦合金型材擠壓組合模具鈦合金型材熱擠壓用玻璃潤滑劑 的(de)相關(guān)專利;2015年中航卓越鍛(duàn)造(無錫)有(yǒu)限公司通過鍛造—軋製工藝成功製(zhì)造出外徑2 203 mm、內徑1 690 mm、高810 mm、質量4.7 t的(de)特(tè)大型鈦合金異形環(huán),並申請了大型數控鑽床加工環(huán)形鍛件找圓(yuán)心的方法環形鍛件用探傷裝置環形鍛件用提升裝置等相關專利近10件;2017年,北京百慕航材高科技股份有(yǒu)限公司成功研製質量達820 kg的超大型鈦合金(jīn)鑄件,並申請了 一(yī)種鑄造合金鈦及其製備方法一種校形鈦合(hé)金構件的模(mó)具定位機構一種用於多邊(biān)形(xíng)框架的校形工裝等相關專利近10件;2018年,西部鈦(tài)業有限責任公司成功研製出國內***大規格的海(hǎi)洋工(gōng)程用鈦合(hé)金板材,並連創國內三項之***:鑄錠單體質量***重(chóng)(12.8t)、板(bǎn)坯噸位***高(9.8 t)、板材規(guī)格***大(42 mm×3660 mm×12 530 mm)。該(gāi)公(gōng)司成立於2004年,位於全國重要的(de)鈦材生(shēng)產(chǎn)基地陝西省,主要從事鈦及鈦合金加工材的(de)生產。從專利申請情況來看,自2006年6月起,該公司開始不斷有(yǒu)關於鈦管、鈦棒、鈦板等主要加工材的專利申請記錄,10餘年來,專利累計申請數量達100餘件,其中涉及裝置改進、模具設計的有30餘件。
從(cóng)上述分析可以看出,鈦及鈦合金材料研製道路上的每項重大突破都伴隨著相關專利的湧現,但通過對專利內容深入歸納發現,雖然我國科研院所及企業對合金(jīn)成分、性能、加工工藝等開展了大量的(de)研究工作並取得了許多顯著成績,但是在大型熔(róng)煉和加工設備研製(zhì)方麵的研究相對較少,與國外相比仍存在一定的差距。據不完全統計,國內目前在電子束冷床爐設備方麵有相關專利申請的機構隻有龍南新晶鈦業有限公司、雲南鈦業(yè)股份有限公司、北京有色金屬研究總(zǒng)院(yuàn)、寶(bǎo)山鋼鐵股(gǔ)份有(yǒu)限公司等不足10家,且主要(yào)停留在進(jìn)料係統、移動(dòng)門(mén)裝置等非核(hé)心設備的研製上;關於真空自耗電(diàn)弧爐的相關專(zhuān)利則相對多一些,約近50件,主要的申請機構有寶雞市金盛源鈦業有限(xiàn)公司、西安聚能裝備技術有(yǒu)限公司、西安(ān)擴(kuò)力機電科(kē)技有限公司、西部超導(dǎo)材料(liào)科技股份有限公司、攀鋼集(jí)團江油(yóu)長城特殊鋼(gāng)有限(xiàn)公司、湖南金天鈦業科技有限公(gōng)司等。由此可見,我國在大型熔煉及加(jiā)工設備核心部件(jiàn)及自動化係統方麵(miàn)的研究(jiū)仍比較欠(qiàn)缺,需加強自主化研製進程,這將對於降低我國鈦合金生產成本,加快鈦合金的推廣應用具有重要意義。
2.鈦表麵(miàn)處理技術的研究
鈦及鈦合金材料應(yīng)用領(lǐng)域的極(jí)速擴張,對(duì)鈦表麵處理技術也不斷提(tí)出了新的要求。船(chuán)舶零件、橋梁構件等要(yào)求鈦材表麵具有優異的耐蝕性;齒輪(lún)、軸(zhóu)承等要求鈦材有良好的耐磨性;作為電極使用時(shí),鈦材還需具有良好的(de)電活性;用於骨(gǔ)科器械、血管支架時,要具備生物活性;此外,在製成手表、首飾(shì)時,還要有很好的裝(zhuāng)飾性。為此,近年來關於鈦表麵處理的(de)專利(IPC C23C類)申請(qǐng)數量也是與日俱增,略居於第(dì)2位。
目(mù)前鈦材(cái)表麵處理(lǐ)技術的來源主要有(yǒu)2類(lèi):一類來源於將現有的(de)已在鋼鐵領域中成功應用的(de)傳統表(biǎo)麵處理技術(包括熱滲鍍、氣(qì)相沉積、三束改性、轉化膜(mó)、熱噴塗等)用於鈦(tài)材表麵[6],相關專利例如一種鈦(tài)及鈦合金球閥密封副和摩(mó)擦副的表麵硬(yìng)化處理方(fāng)法,該處理方法是將傳統的化學熱處理與氣相沉積相結合,從而提高密封部位和(hé)摩(mó)擦部位表麵的耐磨性和硬度;一類是結合鈦材的特性,開發新型表麵(miàn)處理技術(包括液相等離子體技術、輝光等離子表麵冶金技術等),相關專利例如一種鈦合金表麵使(shǐ)用微弧(hú)氧化溶(róng)液製備高溫複合(hé)塗層的方法,該處理方法是通過在微弧氧化溶液中對鈦合金進行微弧氧化,從而獲得具有Al2TiO5+ZrO2耐高溫複合塗層的(de)鈦合金。相對於新型鈦合金研(yán)製及加工技術方麵的研究,表麵(miàn)處理技術的研(yán)究則仍處於(yú)起步階段,特別是關於新型表麵處理技術方麵的專利(lì)所占比重較少,因此,圍繞鈦產品(pǐn),開發新型的適合於鈦及鈦合金表麵處理的技術和塗層材料將是(shì)滿足鈦(tài)合金在海洋、醫療、航空等特殊使用環境中(zhōng)使(shǐ)用需求的一(yī)個重要研究(jiū)方向。
3.生物醫用鈦合金的設計及應用(yòng)
我國對生物醫(yī)用鈦合金的研究起步較晚,十一五期間,隨著我國(guó)對生物材料領域科技投入的加大,西北(běi)有色金屬研究院、上海交通大學、哈爾濱工業大學、中國科學院金屬研究所等機構先後從事了生(shēng)物醫用鈦合金(jīn)的研製工作(zuò),其中,西北有色金屬研製的TLM(Ti-Zr-Sn-Mo-Nb)、沈陽材料科學******(聯合)實驗(yàn)室工(gōng)程合(hé)金研究部多功能合金研究(jiū)所研製的Ti2488(Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn)、天津(jīn)科技大學大學研製的一種無鎳生物(wù)醫用鈦合金Ti-Nb-Zr材(cái)料及其製備(bèi)方法等多(duō)項關於生物醫用(yòng)鈦合金的專利均獲授******發明專利,這說(shuō)明一方麵(miàn)該領域有大的研發空(kōng)間,相對(duì)容易取得技術創新與突破,另一方麵說明生物醫用鈦合金有著廣闊的市場需求及前景,並且******給與了極(jí)大的政策支持,例如《******中長期科學和(hé)技術發展規劃(huá)綱要(2006-2020年(nián))》將生物醫用材料列為優先發展主題,提(tí)出了開(kāi)發人體組織器官替代等(děng)新型生物醫用材(cái)料等重要的科技任務,從IPC分類統計中也可以(yǐ)看到這一點。目前(qián),IPC A類中關於鈦及(jí)鈦合(hé)金的專利主要與外科器械、可植(zhí)入血管的濾器(qì)、假體以及(jí)牙科裝置等有關,這些體現到具體的鈦合(hé)金(jīn)產品上主要有血管內支架、心髒瓣膜、牙種植體等。通過對目前已公開的生物(wù)醫用鈦合金相關專利(lì)內容的分析以及(jí)未來醫療市場需求的預測,新型醫用鈦合金的研發、製造、表麵(miàn)改性以及典型醫療器械產品的設計(jì)、加工成形將成為需(xū)要繼續深入探索的(de)方(fāng)向。
通過(guò)對我國鈦及鈦合金材料專利(lì)的統計分析發現,自2002年以後,我國進(jìn)入了鈦及鈦合(hé)金材料研究的快速(sù)成(chéng)長期,特別是(shì)2011年以後,伴隨著******各種利好政策的頒布實施,以及航空(kōng)航天(tiān)、海洋船舶等大型項目的拉動(dòng),對(duì)鈦及鈦合金這一重要的******戰略型新材料的研製更(gèng)是步入了高速發展階段。目前,國內鈦產業布局相對集中,主要分布在華東、西北以及東北片區,主要(yào)研究機構及生產企業包括哈爾濱工業大學(xué)、西北工業大學、西北有色金屬研究院、中國科學院(yuàn)金(jīn)屬研究所、上海交通大學、寶鈦集團等。通過IPC分類對熱點(diǎn)技術分析(xī)可以預測,大型熔煉及加工裝(zhuāng)備的研製、鈦表麵處理技術(shù)的研究以及生物醫用鈦合金的設計及應用將是鈦及鈦合(hé)金研究者深入挖掘、研究探索的重(chóng)點方向。
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