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                分析我國鈦及鈦合金材料未來研究方向

                2020-12-26 15:00:01

                一、大型冶煉加工設備的開發

                鈦及鈦合金材料開發的每一次重大突破都伴隨著相關專利的出現。但通過對專利內容的深入總結發現,雖然我國科研院所和企業在合金成分、性能、加工工藝等方面進行了大量的研究工作,取得了許多令人矚目的成就,他們在大型冶煉加工設備上取得了很大的進展,對其制備的研究相對較少,與國外相比還有一定的差距。據不完全統計,目前我國專利申請機構只有不到10家,如隴南新景鈦業有限公司、云南鈦業有限公司、北京有色金屬研究總院、寶山鋼鐵股份有限公司等。,主要集中在送料系統、移動門裝置等非核心設備的開發上,與電弧爐相關的專利較多,其中寶雞金圣源鈦業有限公司、西安巨能設備技術有限公司、西安科力機電科技有限公司等公司申請的專利約50項。,西部超導材料技術有限公司、攀鋼集團江油長城特鋼有限公司、湖南金田鈦科技有限公司等可以看出,我國大型冶煉加工設備的核心部件和自動化系統的研究還比較缺乏,而自主研發過程有待加強,這對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。

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                二、鈦表面處理技術研究

                隨著鈦及鈦合金材料的迅速膨脹,對鈦表面處理技術提出了新的要求。船舶零件、橋梁部件等都要求鈦表面具有優良的耐蝕性;齒輪、軸承等對鈦材料的耐磨性要求很高;作為電極的鈦材料也需要具有良好的電活性;在骨科器械和血管支架中使用時,應具有生物活性;此外,在制造手表和珠寶時,還應具有良好的裝飾。因此,近年來,鈦表面處理專利申請(IPC C23C)的數量也略有增加,居第二位。

                  目前鈦材表面處理技術的來源主要有2類:一類來源于將現有的已在鋼鐵領域中成功應用的傳統表面處理技術(包括熱滲鍍、氣相沉積、三束改性、轉化膜、熱噴涂等)用于鈦材表面[6],相關專利例如"一種鈦及鈦合金球閥密封副和摩擦副的表面硬化處理方法",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摩擦部位表面的耐磨性和硬度;一類是結合鈦材的特性,開發新型表面處理技術(包括液相等離子體技術、輝光等離子表面冶金技術等),相關專利例如"一種鈦合金表面使用微弧氧化溶液制備高溫復合涂層的方法",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耐高溫復合涂層的鈦合金。相對于新型鈦合金研制及加工技術方面的研究,表面處理技術的研究則仍處于起步階段,特別是關于新型表面處理技術方面的專利所占比重較少,因此,圍繞鈦產品,開發新型的適合于鈦及鈦合金表面處理的技術和涂層材料將是滿足鈦合金在海洋、醫療、航空等特殊使用環境中使用需求的一個重要研究方向。

                 三、生物醫用鈦合金的規劃及使用
                  我國對生物醫用鈦合金的研討起步較晚,“十一五”期間,跟著我國對生物資料范疇科技投入的加大,西北有色金屬研討院、上海交通大學、哈爾濱工業大學、中國科學院金屬研討所等安排先后從事了生物醫用鈦合金的研發作業,其中,西北有色金屬研發的TLM(Ti-Zr-Sn-Mo-Nb)、沈陽資料科學國家(聯合)實驗室工程合金研討部多功能合金研討所研發的Ti2488(Ti-24Nb-4Zr-7.9Sn)、天津科技大學大學研發的“一種無鎳生物醫用鈦合金Ti-Nb-Zr資料及其制備辦法”等多項關于生物醫用鈦合金的專利均獲授國家發明專利,這闡明一方面該范疇有大的研發空間,相對簡單獲得技能創新與打破,另一方面闡明生物醫用鈦合金有著廣闊的市場需求及前景,而且國家給與了極大的方針支撐,例如《國家中長期科學和技能發展規劃綱要(2006-2020年)》將“生物醫用資料”列為優先發展主題,提出了“開發人體安排器官代替等新型生物醫用資料”等重要的科技任務,從IPC分類計算中也能夠看到這一點?,F在,IPC A類中關于鈦及鈦合金的專利首要與外科器械、可植入血管的濾器、假體以及牙科設備等有關,這些體現到具體的鈦合金產品上首要有血管內支架、心臟瓣膜、牙種植體等。通過對現在已揭露的生物醫用鈦合金相關專利內容的分析以及未來醫療市場需求的猜測,新型醫用鈦合金的研發、制作、表面改性以及典型醫療器械產品的規劃、加工成形將成為需求持續深入探究的方向。


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