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分析我国钛及钛合金材料未来研究方向

2020-12-26 15:00:01

一、大型冶炼加工设备的开发

钛及钛合金材料开发的每一次重大突破都伴随着相关专利的出现。但通过对专利内容的深入总结发现,虽然我国科研院所和企业在合金成分、性能、加工工艺等方面进行了大量的研究工作,取得了许多令人瞩目的成就,他们在大型冶炼加工设备上取得了很大的进展,对其制备的研究相对较少,与国外相比还有一定的差距。据不完全统计,目前我国专利申请机构只有不到10家,如陇南新景钛业有限公司、云南钛业有限公司、北京有色金属研究总院、宝山钢铁股份有限公司等。,主要集中在送料系统、移动门装置等非核心设备的开发上,与电弧炉相关的专利较多,其中宝鸡金圣源钛业有限公司、西安巨能设备技术有限公司、西安科力机电科技有限公司等公司申请的专利约50项。,西部超导材料技术有限公司、攀钢集团江油长城特钢有限公司、湖南金田钛科技有限公司等可以看出,我国大型冶炼加工设备的核心部件和自动化系统的研究还比较缺乏,而自主研发过程有待加强,这对降低我国钛合金生产成本,加快钛合金的推广应用具有重要意义。

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二、钛表面处理技术研究

随着钛及钛合金材料的迅速膨胀,对钛表面处理技术提出了新的要求。船舶零件、桥梁部件等都要求钛表面具有优良的耐蚀性;齿轮、轴承等对钛材料的耐磨性要求很高;作为电极的钛材料也需要具有良好的电活性;在骨科器械和血管支架中使用时,应具有生物活性;此外,在制造手表和珠宝时,还应具有良好的装饰。因此,近年来,钛表面处理专利申请(IPC C23C)的数量也略有增加,居第二位。

  目前钛材表面处理技术的来源主要有2类:一类来源于将现有的已在钢铁领域中成功应用的传统表面处理技术(包括热渗镀、气相沉积、三束改性、转化膜、热喷涂等)用于钛材表面[6],相关专利例如"一种钛及钛合金球阀密封副和摩擦副的表面硬化处理方法",该处理方法是将传统的化学热处理与气相沉积相结合,从而提高密封部位和摩擦部位表面的耐磨性和硬度;一类是结合钛材的特性,开发新型表面处理技术(包括液相等离子体技术、辉光等离子表面冶金技术等),相关专利例如"一种钛合金表面使用微弧氧化溶液制备高温复合涂层的方法",该处理方法是通过在微弧氧化溶液中对钛合金进行微弧氧化,从而获得具有Al2TiO5+ZrO2耐高温复合涂层的钛合金。相对于新型钛合金研制及加工技术方面的研究,表面处理技术的研究则仍处于起步阶段,特别是关于新型表面处理技术方面的专利所占比重较少,因此,围绕钛产品,开发新型的适合于钛及钛合金表面处理的技术和涂层材料将是满足钛合金在海洋、医疗、航空等特殊使用环境中使用需求的一个重要研究方向。

 三、生物医用钛合金的规划及使用
  我国对生物医用钛合金的研讨起步较晚,“十一五”期间,跟着我国对生物资料范畴科技投入的加大,西北有色金属研讨院、上海交通大学、哈尔滨工业大学、中国科学院金属研讨所等安排先后从事了生物医用钛合金的研发作业,其中,西北有色金属研发的TLM(Ti-Zr-Sn-Mo-Nb)、沈阳资料科学国家(联合)实验室工程合金研讨部多功能合金研讨所研发的Ti2488(Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn)、天津科技大学大学研发的“一种无镍生物医用钛合金Ti-Nb-Zr资料及其制备办法”等多项关于生物医用钛合金的专利均获授国家发明专利,这阐明一方面该范畴有大的研发空间,相对简单获得技能创新与打破,另一方面阐明生物医用钛合金有着广阔的市场需求及前景,而且国家给与了极大的方针支撑,例如《国家中长期科学和技能发展规划纲要(2006-2020年)》将“生物医用资料”列为优先发展主题,提出了“开发人体安排器官代替等新型生物医用资料”等重要的科技任务,从IPC分类计算中也能够看到这一点。现在,IPC A类中关于钛及钛合金的专利首要与外科器械、可植入血管的滤器、假体以及牙科设备等有关,这些体现到具体的钛合金产品上首要有血管内支架、心脏瓣膜、牙种植体等。通过对现在已揭露的生物医用钛合金相关专利内容的分析以及未来医疗市场需求的猜测,新型医用钛合金的研发、制作、表面改性以及典型医疗器械产品的规划、加工成形将成为需求持续深入探究的方向。


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