行业标准《金属注射成形钛及钛合金异形件》编制说明送审稿Word格式.docx

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粉末注射成形制备钛合金的优点在于：

①可实现小型三维复杂形状零件的批量制备；

②成分均匀，组织细小，力学性能优异；

③易于添加合金元素和制备复合材料；

④易于控制材料微观结构，可用于制备多孔钛合金材料。

因此，钛合金粉末注射成形技术是实现钛及其合金材料的低成本制备，推动合金实用化进程的有效途径。

1992年，日本的NipponTungsten公司制备出首件钛粉末注射成形产品。

随后美国、加拿大、新西兰、德国、中国等国家便相继大量开展了有关钛粉末注射成形技术的研究。

随着研究的深入，粉末注射成形钛制件的性能不断提高，有的甚至已与铸态、锻态合金相当。

采用粉末注射成形技术制备的钛产品涉及航空航天、兵器、医疗、汽车以及日常消费品领域。

比如在医用领域，目前粉末注射成形钛制备医用移植体成为研究热点，部分制品已经开始进入临床验证，有望近期实现应用。

美国材料测试协会也发布了采用MIM技术制备Ti-6Al-4V医用植入体的标准（ASTMF2885-17）。

在航空领域，波音787梦幻客机上使用了4万多个钛合金紧固件，其中大部分为粉末注射成形工艺制备。

我国目前在加强高性能复杂结构零部件的金属粉末注射成形关键技术这一领域的研究，投入大量经费研究复杂微型或大尺寸的高性能金属结构材料和功能材料的粉末注射成形技术。

主要研究机构有北京科技大学、中南大学、广东省科学院材料与加工研究所、南方科技大学、华南理工大学，企业有江苏精研、上海富驰、深圳注成、广州昶联等等，粉末注射成形技术是应用性很强的技术，可很快产生经济效益。

我国已具备雄厚的研发能力和一定的研发基础，以及完整的粉末注射成形产业链。

当前，粉末注射成形技术已经开始大规模产业化应用。

全球知名管理咨询公司麦肯锡在2018年最新一期咨询报告中，将MIM技术排在十大先进制造技术中第二位。

从2010年至今，全球MIM市场规模大幅增长，年复合增长率达到17%，2017年产值达到50亿美元。

全球MIM产业80%分布在中国，截止2017年，我国已拥有超过200家MIM企业，主要分布在珠三角和长三角地区。

钛材料由于具有一系列优点，目前已成为MIM技术的研究和产业应用热点。

主要应用于可穿戴产品、生物医用、航空航天等领域。

每年增长率超过30%。

但由于钛材料活性高，采用MIM技术制备难度较大，目前国内尚无钛材料粉末注射成形技术相关国家标准或行业标准，没有相应统一的标准要求和检验验收规范，从而给产品的生产和评价带来不便，阻碍了钛及钛合金粉末注射成形技术的发展和产业化进程。

目前粉末注射成形技术只要用来制备纯Ti和TC4（Ti-6Al-4V）产品，为了促进其在航空航天、3C电子、生物医用领域的应用，为国内厂家提供基本的技术规范和依据，有必要对粉末注射成形技术制备的纯Ti和TC4产品制定行业标准，该标准的制定将具有显著的社会效益和经济效益。

1.3承担单位情况及主要工作过程

1.3.1承担单位情况

广东省科学院材料与加工研究所是隶属广东省科学院的省属事业单位，由原广州有色金属研究院粉末冶金研究室等单位重新组建而成，是广东省工业领域集技术研究开发、成果集成转化、新兴产业孵化为一体的综合性科研生产单位。

依托组建有“国家钛及稀有金属粉末冶金工程技术研究中心”，“广东省金属粉体材料工程技术研究中心”，广东省科学院材料与加工研究所长期从事金属粉体和粉末冶金材料方面的工程化研究，基本形成了从粉体制备、材料研究开发到产品中试生产的基础设施体系，在粉末冶金及注射成形领域具有深厚的技术积累。

已成功研究开发出注射成形用不锈钢粉末、钛粉末、高温合金粉末等。

还是国内最早从事粉末注射成形技术研究的科研机构，具有全套粉末注射成形设备，已和企业合作，开发出表壳、表链、锁芯等多种产品推向市场。

迄今广东省科学院材料与加工研究所取得专利授权一百多件，累计有近40项科技成果获得了国家、省、市等政府部门的奖励，制修订国家、行业及企业标准20余项。

1.3.2参编单位及主要起草人工作情况

整个标准起草过程中各参编单位给予了大力的支持帮助。

西安欧中材料科技有限公司、深圳市注成科技股份有限公司等提供了相关产品的测试数据和技术支持等工作。

标准主要起草人及分工

姓名

单位

分工

广东省材料与加工研究所

负责标准方案制定、调研、协调工作

负责全过程的标准调研、资料收集、提供相关产品性能数据、标准起草

西安欧中材料科技有限公司

参与标准起草，资料收集，提供相关产品性能数据

深圳市注成科技股份有限公司

1.3.2主要工作过程

广东省科学院材料与加工研究所接到《金属粉末注射成形钛及钛合金异形件》标准编写任务后，组织所内相关的技术人员，成立了标准编制小组。

通过收集和整理国内外金属注射成形钛及钛合金异形件产品的信息和技术资料，充分了解了金属注射成形钛及钛合金异形件产品生产工艺状况、产品质量控制等，并对国内相关生产制造和质量水平进行了充分论证，于2020年10月形成有色金属行业标准《金属粉末注射成形钛及钛合金异形件》征求意见稿。

2020年10月20日至2021年3月，全国有色金属标准化技术委员会将征求意见资料在国家标准化管理委员会的“公共信息服务平台”上挂网，向社会公开征求意见。

同时，全国有色金属标准化技术委员会通过工作群、邮件向委员单位征求意见，并将征求意见资料在网站上挂网。

征求意见的单位包括主要生产、经销、使用、科研、检验等单位及大专院校，征求意见单位广泛且具有代表性，征求意见时间大于2个月。

编制组单位对收集到的意见进行整理，共收到了10条意见，形成了标准征求意见稿意见汇总处理表。

标准制定工作组对征求意见稿进行修改，形成标准送审稿。

二、标准编制原则和确定标准主要内容的论据

2.1标准编制原则

2.1.1符合性

本标准的格式严格按照GB/T1.1-2020《标准化工作导则第1部分：

标准的结构和编写》进行编写，内容规范。

标准规定了金属粉末注射成形钛及钛合金异形件的要求、试验方法、检验规则、标志、包装、运输、贮存、合同（或订货单）内容等。

本标准讨论稿在参照国内同类产品生产技术水平的基础上制定的，体现了生物医用、3C电子、航空航天等工业领域以及相关行业对金属粉末注射成形钛及钛合金异形件的使用性能要求，使得供需双方对质量检测标准公平受益，能够按现行通用方式进行产品检测，力争做到标准切实可行，具有可操作性，能够被应用单位普遍接受。

2.1.2先进性

目前国内外有若干厂家生产金属粉末注射成形钛及钛合金异形件，但对其成分及检验规则等并无统一的标准。

该标准没有对应的国际标准，目前国内也没有相关的国家标准或行业标准。

由于可实现形状复杂、尺寸细微的钛及钛合金产品的低成本制备，金属粉末注射成形技术得到了广泛应用。

其标准的制定能够推进该产品的质量控制技术要求不断发展。

为满足相关行业技术及设备不断发展的需求，本编制小组在对相关行业内进行调研和论证的基础上，编制了该标准讨论稿，力争使之切实可用，具有可操作性。

标准水平属国内先进水平。

2.2确定标准主要内容的论据

2.2.1标准适用范围

本标准适用于各种用途的金属注射成形技术制备的Ti及TC4异形件。

2.2.2规范性引用文件

下列文件对于本文件的应用是必不可少的。

凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。

GB/T228.1金属材料拉伸试验第1部分：

室温试验方法

GB/T2828.1计数抽样检验程序第1部分：

按接收质量限（AQL）检索的逐批检验抽样计划

GB/T3620.1钛及钛合金牌号和化学成分

GB/T3620.2钛及钛合金加工产品化学成分允许偏差国家标准

GB/T3850致密烧结金属材料与硬质合金密度测定方法

GB/T4698（所有部分）海绵钛、钛及钛合金化学分析方法

GB/T7963烧结金属材料（不包括硬质合金）拉伸试样

GB/T8180钛及钛合金加工产品的包装标志运输和贮存

GB/T14265金属材料中氢、氧、氮、碳和硫分析方法通则

2.2.3产品化学成分的规定

金属注射成形纯Ti和TC4的化学成分应符合GB/T3620.1的规定，如表1所示。

由于在金属注射成形过程中，喂料由钛及钛合金粉末包裹高分子粘结剂组成。

在后续脱脂、烧结过程中，粘结剂容易造成碳、氧元素污染。

纯Ti的化学成分应满足TA4G的要求。

需方复验时，金属注射成形TC4产品的氧含量可≤0.4%，但应在合同中注明。

化学成分允许偏差应符合GB/T3620.2的规定。

表a金属注射成形Ti和TC4的化学成分

合金

牌号

名义化

学成分

化学成分（质量分数）/%

主要成分

杂质，不大于

Ti

Al

V

Fe

C

N

H

O

其他元素

单一

总和

TA4G

纯钛

余量

-

0.50

0.08

0.05

0.015

0.4

0.10

0.40

TC4

Ti-6Al-4V

5.50-

6.75

3.5-

4.5

0.3

0.2

2.2.4密度的规定

粉末注射成形Ti及TC4制品的密度应符合表1的规定。

表1密度

密度，g/cm3

Ti（TA4G）

≥4.4

2.2.4产品力学性能的规定

金属注射成形Ti及TC4制品的力学性能应符合表2的规定。

表2金属注射成形Ti和TC4制品的力学性能

抗拉强度Rm

（MPa）

规定塑性延伸强度Rp0.2

断后伸长率A

（%）

≥550

≥480

≥5

≥780

≥680

2.2.5尺寸

金属注射成形Ti及TC4产品的尺寸应符合图纸要求，或尺寸允许偏差小于公称尺寸的0.25%。

2.2.6外观质量

产品表面应洁净，无毛刺、飞边、裂纹、针孔等缺陷。

2.3验证情况

本标准所规定的检验项目符合金属注射成形Ti及TC4产品生产制作工艺要求，各项指标满足产品的设计要求，同时适用于工业化生产金属注射成形Ti及TC4产品的实际水平。

产品经过多个批次的验证，主