钛是我国军民两用的重要战略性材料之一，《中国制造 2025》明确指出高性能钛合金制造服务于国家战略发展需求，是新材料领域重点发展方向之一。然而钛活性高、熔点高、热导率低，传统铸造机加工法制备复杂结构困难，造成钛资源极大浪费。金属注射成形（Metal Injection Molding，简称 MIM）作为一种可实现三维复杂零部件近终成形的等材制造技术，是推进钛产业化应用的高效手段。

钛注射成形技术已成为国家“十四五”重点研发计划之一。本团队以服务国家创新战略为导向，研发出低成本钛材料金属注射成形技术，先后承担国家自然科学基金、国防军工、省部级以及校企联合等项目 20 余项，发表相关 SCI 论文 35 篇，授权国家发明专利 15 项，多种产品成功应用于航天、汽车、医疗、消费电子等领域。

技术优势：

钛及钛合金因具有密度低、比强度高、耐腐蚀性好以及良好的生物相容性等特点而被广泛应用于航空航天、海洋工程、医用材料等各个领域。然而，目前钛及钛合金的制备主要是通过传统的铸造-压力加工工艺，而钛及钛合金的机加工性能较差，存在生产效率低、制备成本高、难以制造复杂形状零部件等难题，严重限制了钛及钛合金的工业化应用。而针对制备成形问题，粉末注射成形技术具有独特的优势，它可以直接制备出具有或接近最终形状的零部件，避免或减少机加工，大幅度降低制备成本，因此，粉末注射成形技术是批量化制备钛及钛合金应用零部件最为有效的技术手段之一。

性能指标：

基于研发的钛注射成形技术制备了多种高致密度、高精度复杂结构小微型制件，相对密度大于 99%，尺寸精度可达到±0.2%；间隙杂质元素含量可控，氧含量低于 2300 ppm，MIM TC4 制件抗拉强度可达到 968±18 MPa，屈服强度达到824±12 MPa，延伸率达到 7.9±0.8%。该工艺易于实现高一致性制件的批量化生产，材料利用率及成品率均可达到 99%以上。

市场分析：

2018 年全球管理咨询（麦肯锡）公司关于先进制造业和工业 4.0、未来工厂的报告中，将金属注射成形（MIM）技术列为第二大技术，且发展成熟度远高于目前位于第一的增材制造（AM）技术，预示着 MIM 产业在全球范围内的蓬勃发展。2014 年开始，中国大陆 MIM 市场规模已经远超其他经济体，并以平均年增长率 50%的比例快速增长。目前中国大陆已经拥有超过 140 家 MIM 企业，包括常州精研、上海富驰、深圳艾利门特、北京创卓、广州昶盛、东莞博研等一大批优质公司，其中珠三角地区的 MIM 工厂密度更是为世界之最。现阶段，我国 MIM 产品多以不锈钢及铁基合金粉末为原材料，随着下游领域对材料多元化及产品轻量化等差异化需求的不断提升，现有不锈钢及铁基合金产品已无法完全适应市场需求。因此，行业内企业需要追随市场对其他材料 MIM 产品的多元化需求，不断丰富 MIM 产品材料体系。钛材料因具有多种优异性能已受到人们的广泛关注，扩大钛合金材料在 MIM 产品中的应用，可进一步推动行业技术进步及规模增长。2020 年钛材料在金属注射成形行业中的使用量仅占 2%，市场发展空间巨大。

经济效益分析：

据统计，2020 年中国钛注射成形行业市场规模达到 3.2 亿元，预计 2026 年将达到 8.96 亿元。现阶段，MIM 钛产品处于初始研发阶段，利润空间大，产品附加值高。近年来，团队积极推进钛粉末注射成形技术产业化落地，与精研科技、富驰高科、艾利佳等多家 MIM 龙头企业建立合作关系，在钛粉末注射成形方面通过技术开发、技术转化、技术服务等途径累计收入约 600 万元，6 项已发明专利实现产业化技术转让。核心技术颠覆 MIM 钛产品成本高、性能差的行业现状，并成功推广应用于多家企业，近三年为相关企业带来显著的社会经济效益。

成果亮点：

本项目共受到国家自然科学基金优秀青年科学基金项目、国家自然科学基金面上项目、北京市自然科学基金面上项目、国防军工及校企联合等 20 余项国家级和省部级科研项目支持；申请中国发明专利 31 项，其中已授权发明专利 15项，PCT 国际专利 2 项，发表相关 SCI 学术论文 35 篇。2020 年，本项目经中国有色金属工业协会鉴定“整体技术达到国际领先水平”，并获得中国有色金属工业科学技术一等奖、中国发明协会发明创新一等奖，中国生产力促进中心协会创新发展奖等多项行业协会科技成果奖。