金屬粉末注射成形（Metal Injection Molding，簡稱“MIM”），是將現代塑料注射成形技術與傳統粉末冶金工藝相結合而形成的一種新型粉末冶金近凈成形技術。MIM技術可實現高度精確和復雜的零件制造，相對于傳統制造方法，MIM技術具有更高的生產效率和更低的成本，能夠最大程度地減少材料浪費，提高資源利用效率，也可通過模具的設計和調整，靈活地生產出各種不同形狀和規格的零件，實現定制化生產，適用于體積微小、內部較復雜的結構件的高效生產。
圖片：Element 22 GmbH生產的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工藝通過高效生產復雜形狀和高精度的鈦合金零件，正在滿足各行業對高性能零部件的需求，且鈦合金粉末的表面活性較高，易于燒結致密化，這對提高MIM制品的機械性能至關重要。
MIM技術的優勢在于可以批量生產復雜形狀的金屬零件，且材料利用率高、廢料少。然而，MIM鈦技術的發展存在一些挑戰，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、燒結過程中的收縮控制等，這些問題需要通過優化工藝參數和改進材料來解決。
三、應用領域
鈦合金因其高比強度和耐腐蝕性，在航空航天領域具有重要應用。MIM技術可以制造出形狀復雜、輕量化的鈦合金零部件，如飛機發動機葉片、結構支架和連接件等。這些零部件不僅重量輕，而且具有優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：鈦合金渦輪發動機葉片
鈦合金具有良好的生物相容性和耐腐蝕性，是醫療器械制造的理想材料。通過MIM技術，可以生產出復雜形狀的鈦合金醫療零部件，如手術刀柄、剪刀、鑷子、骨科關節零件、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合，還能長期保持優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生產的Ti-6Al-4V商用永久植入物（端口系統）
作為藥物輸送裝置用于癌癥治療
在高端制造領域(精密儀器、汽車工業等)，MIM鈦合金技術也具有廣泛應用，如汽車渦輪增壓器零部件、內燃機和燃氣輪機旋轉和振動部件等。這些零部件不僅性能優越，而且能夠大幅度降低制造成本，提高生產效率。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在電子3C產業批量應用,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企業在消費電子領域的領先地位。隨著智能手機、智能穿戴設備等消費電子產品向更加輕薄化發展，這些產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
四、未來發展趨勢
隨著科技的發展，MIM鈦合金技術將不斷改進，例如：開發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定性；優化脫脂和燒結工藝，減少制品的變形和開裂；應用先進的計算機仿真技術，精確控制制品的收縮和尺寸精度等。這些技術改進將進一步提高鈦合金MIM制品的性能和質量，拓寬其應用領域。同時，隨著個性化和智能化制造的發展，鈦合金MIM技術也將迎來新的機遇：通過3D打印技術與MIM技術相結合，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，可以實現MIM生產過程的自動化和智能化，提高生產效率和產品質量。
在將來，綠色制造成為未來發展的重要趨勢，鈦合金MIM技術應注重環保和可持續發展，例如開發無毒無害的粘結劑、減少脫脂和燒結過程中有害氣體的排放、實現廢舊鈦合金制品的循環利用。這些措施將有助于推動鈦合金MIM技術的綠色化發展，實現經濟效益和環境效益的雙贏。
結 語
鈦合金注射成形技術正在各個高性能零部件制造領域迅速發展，通過技術創新、工藝優化和綠色制造等方面的不斷進步，滿足市場對高質量、復雜形狀和低成本零件的需求。隨著新材料的開發和數字化智能制造的應用，鈦合金MIM技術的前景將更加廣闊，為多個行業帶來更多的應用機會和發展空間。
【參考文獻】
[1] Yılmaz E, Gökçe A, Findik F, et al. Characterization of biomedical Ti-16Nb-(0–4) Sn alloys produced by powder injection molding[J]. Vacuum, 2017, 142: 164-174.
[2] Basir A, Muhamad N, Sulong A B, et al. Recent advances in processing of titanium and titanium alloys through metal injection molding for biomedical applications: 2013–2022[J]. Materials, 2023, 16(11): 3991.
[3] German R M. Progress in titanium metal powder injection molding[J]. Materials, 2013, 6(8): 3641-3662.
[4] 郭鯉, 詹浩, 游玉萍, 等. 鈦及鈦合金粉末注射成形的研究進展[J]. 機械工程材料, 2019, 42(6): 15-21, 86.
[5] Yemisci I, Mutlu O, Gulsoy N, et al. Experimentation and analysis of powder injection molded Ti10Nb10Zr alloy: A promising candidate for electrochemical and biomedical application[J]. Journal of Materials Research and Technology, 2019, 8(6): 5233-5245.
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