金屬粉末注射成形（Metal Injection Molding，簡稱“MIM”），是將現(xiàn)代塑料注射成形技術(shù)與傳統(tǒng)粉末冶金工藝相結(jié)合而形成的一種新型粉末冶金近凈成形技術(shù)。MIM技術(shù)可實現(xiàn)高度精確和復雜的零件制造，相對于傳統(tǒng)制造方法，MIM技術(shù)具有更高的生產(chǎn)效率和更低的成本，能夠最大程度地減少材料浪費，提高資源利用效率，也可通過模具的設(shè)計和調(diào)整，靈活地生產(chǎn)出各種不同形狀和規(guī)格的零件，實現(xiàn)定制化生產(chǎn)，適用于體積微小、內(nèi)部較復雜的結(jié)構(gòu)件的高效生產(chǎn)。
圖片：Element 22 GmbH生產(chǎn)的Ti-MIM形狀示例
圖片：用于金屬注射成型的鈦粉的特性
鈦合金因其優(yōu)異的強度重量比、耐腐蝕性和生物相容性，越來越多地被應用于高性能零部件的制造。MIM工藝通過高效生產(chǎn)復雜形狀和高精度的鈦合金零件，正在滿足各行業(yè)對高性能零部件的需求，且鈦合金粉末的表面活性較高，易于燒結(jié)致密化，這對提高MIM制品的機械性能至關(guān)重要。
MIM技術(shù)的優(yōu)勢在于可以批量生產(chǎn)復雜形狀的金屬零件，且材料利用率高、廢料少。然而，MIM鈦技術(shù)的發(fā)展存在一些挑戰(zhàn)，如低氧球形鈦合金粉末價格高、供應量不足、喂料制備的均勻性、脫脂過程中制品的變形和開裂、燒結(jié)過程中的收縮控制等，這些問題需要通過優(yōu)化工藝參數(shù)和改進材料來解決。
鈦合金因其高比強度和耐腐蝕性，在航空航天領(lǐng)域具有重要應用。MIM技術(shù)可以制造出形狀復雜、輕量化的鈦合金零部件，如飛機發(fā)動機葉片、結(jié)構(gòu)支架和連接件等。這些零部件不僅重量輕，而且具有優(yōu)異的機械性能和抗疲勞性能，有效提高了航空器的整體性能和安全性。
圖片：鈦合金渦輪發(fā)動機葉片
鈦合金具有良好的生物相容性和耐腐蝕性，是醫(yī)療器械制造的理想材料。通過MIM技術(shù)，可以生產(chǎn)出復雜形狀的鈦合金醫(yī)療零部件，如手術(shù)刀柄、剪刀、鑷子、骨科關(guān)節(jié)零件、牙科植入物等。鈦合金彈性模量特別接近人體骨骼（10~30）GPa，零部件在植入人體后，不僅能夠與人體組織良好結(jié)合，還能長期保持優(yōu)異的機械性能和耐腐蝕性，是目前最突出的生物材料。
圖片：鈦合金牙科種植物
圖片：MIM生產(chǎn)的Ti-6Al-4V商用永久植入物（端口系統(tǒng)）
作為藥物輸送裝置用于癌癥治療
在高端制造領(lǐng)域(精密儀器、汽車工業(yè)等)，MIM鈦合金技術(shù)也具有廣泛應用，如汽車渦輪增壓器零部件、內(nèi)燃機和燃氣輪機旋轉(zhuǎn)和振動部件等。這些零部件不僅性能優(yōu)越，而且能夠大幅度降低制造成本，提高生產(chǎn)效率。美國使用Ti-６Al-２Sn-４Zn-２Mo鈦合金制造了車用進氣閥和排氣閥, 不僅減輕了車身質(zhì)量,延長了閥門壽命,還提高了車輛速度。
圖片：MIM鈦合金汽車零件
來源：FineMIM
圖片：鈦合金折疊自行車車架零部件
來源：Helix
鈦合金注射成形已經(jīng)在電子3C產(chǎn)業(yè)批量應用,蘋果公司自2010年開始使用MIM零部件，并不斷拓展、引領(lǐng)MIM的使用范圍。電源接口件、卡托、攝像頭圈、按鍵等MIM零部件在手機上的成功應用，成就了中國MIM企業(yè)在消費電子領(lǐng)域的領(lǐng)先地位。隨著智能手機、智能穿戴設(shè)備等消費電子產(chǎn)品向更加輕薄化發(fā)展，這些產(chǎn)品的核心零部件也將更加精密化和復雜化，在此背景下，MIM工藝的應用前景將日益廣闊。
圖片：鈦合金邊框智能手表
隨著科技的發(fā)展，MIM鈦合金技術(shù)將不斷改進，例如：開發(fā)新型高性能鈦合金粉末材料、新型鈦基復合材料；提高喂料的均勻性和穩(wěn)定性；優(yōu)化脫脂和燒結(jié)工藝，減少制品的變形和開裂；應用先進的計算機仿真技術(shù)，精確控制制品的收縮和尺寸精度等。這些技術(shù)改進將進一步提高鈦合金MIM制品的性能和質(zhì)量，拓寬其應用領(lǐng)域。同時，隨著個性化和智能化制造的發(fā)展，鈦合金MIM技術(shù)也將迎來新的機遇：通過3D打印技術(shù)與MIM技術(shù)相結(jié)合，可以快速制造出個性化的鈦合金零部件，滿足不同客戶的特殊需求；通過引入智能制造技術(shù)，可以實現(xiàn)MIM生產(chǎn)過程的自動化和智能化，提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。
在將來，綠色制造成為未來發(fā)展的重要趨勢，鈦合金MIM技術(shù)應注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展，例如開發(fā)無毒無害的粘結(jié)劑、減少脫脂和燒結(jié)過程中有害氣體的排放、實現(xiàn)廢舊鈦合金制品的循環(huán)利用。這些措施將有助于推動鈦合金MIM技術(shù)的綠色化發(fā)展，實現(xiàn)經(jīng)濟效益和環(huán)境效益的雙贏。
鈦合金注射成形技術(shù)正在各個高性能零部件制造領(lǐng)域迅速發(fā)展，通過技術(shù)創(chuàng)新、工藝優(yōu)化和綠色制造等方面的不斷進步，滿足市場對高質(zhì)量、復雜形狀和低成本零件的需求。隨著新材料的開發(fā)和數(shù)字化智能制造的應用，鈦合金MIM技術(shù)的前景將更加廣闊，為多個行業(yè)帶來更多的應用機會和發(fā)展空間。
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