粉末微注射成型的研究进展

粉末微注射成型由于其市场前景广阔而迅速成为当今的研究热点,但由于其流动机理尚不明朗导致产品质量不稳定.介绍了当前研究粉末微注射成型的流动模型,以及在粉末材料、粘结剂与脱脂、注射机与模具、烧结及尺寸控制方面的研究进展.指出研究的关键在于从两相流模型和颗粒模型在微尺寸型腔的流动机理入手,提高微型零件尺寸精度、力学性能及改善微观组织结构.     

微注射成型研究进展

微注射成型是一种低成本大规模复制聚合物微制件的有效方法。文中从微结构特征复制性能、工艺参数的分析和优化、模具表面光洁度对聚合物流动行为的影响、过程建模与仿真、微注射成型的熔接痕缺陷以及微塑件的组织形态与力学性能等方面阐述微注射成型的最新研究进展。最后指出开发特殊微注射成型技术、新型微模具加工技术,以及将微注射成型与其他微纳加工技术集成,制作多种材料复杂功能微系统将成为今后的研究方向和发展趋势。     

粉末注射成形的离散元模拟实验研究

建立了粉末注射成形离散元颗粒模型,将粉末离散相不再简化为连续相,而是处理为符合牛顿定律、具有相互作用的颗粒模型,用平行黏结模型近似模拟黏性液桥。将蜡基黏结剂与17-4ph不锈钢粉末经过混料和注射成型得到标准拉伸样和弯曲样注射坯,并进行了单轴拉伸和三点弯曲实验。将实验结果与离散元模拟结果对比分析,发现裂纹形态、位置和力-位移曲线具有一致性,验证了离散元颗粒模型的可靠性,校核了离散元颗粒模型的微观参数。     

粉末注射成型喂料中添加剂的作用机理

在概述粉末注射成型工艺基本过程的基础上,首次系统分析了添加剂在粉末注射成型过程喂料制备中的作用机理,为制备组织结构均匀、流动性优良的粉末注射成型喂料探寻添加剂选择方面的科学基础.     

聚合物熔体环绕型芯充型流动行为的物理可视化分析

利用自行开发的超声振动辅助注射成型可视化实验装置,对不同注射速度下聚丙烯(PP)在环形型腔内环绕型芯充型流动特性进行可视化试验,观测分析不同注射速度对熔体充型流动行为的影响。分析结果表明,不同注射速度对环形制件注塑成型充型流动行为产生不同程度的影响,在较低注射速度时,型腔内的气体压力变化平稳,熔体流动速度比较平稳无明显变化;在较高注射速度时,在充填过程中型腔内的气体压力急剧变化,熔体速度出现波动且在流动后期熔体的流动速度出现骤降,注射速度对熔体流动前沿的面积变化也有直接影响。在高速注射时,型腔内气体压力的变化是影响熔体充型流动特性的主因;在低速注射时,熔体与型腔表面的热交换是影响熔体充型流动特性的主因。     

玻纤增强聚丙烯多腔微注塑中纤维取向与流动偏移

采用3D模拟技术和各项异性旋转扩散-诱导应变闭合(ARD-RSC)等模型以及集成式热电偶传感器温度测量系统和可视化全息示踪技术,对多型腔微注塑成型过程中玻纤增强聚丙烯(GFRPP)熔体在流道中的纤维取向、温度和流动速度偏移现象进行模拟和分析。结果表明,低速注射时,GFRPP熔体中纤维取向明显,流道表层区域的纤维取向程度大于芯层区域的纤维取向,存在着明显的、不对称的表层-芯层-表层结构,纤维取向加剧了塑料熔体前沿温度与流动速度的向下偏移。高速注射时,纤维取向仍然存在不对称的表层-芯层-表层结构,但比低速注射时不明显得多,纤维取向对熔体前沿高温区和流动速度向下侧偏移幅度的影响也较低速注射时更大。即GFRPP熔体在不同注射速度下熔体的流动速度、流动状态、温度变化相互作用与影响,使得熔体的纤维取向,流动速度、温度分布产生偏移,导致流道系统和型腔充型不均衡。     

微注射浇注系统对微制件熔接缝形成的影响的模拟研究

微塑件的需求逐年增加,微注射是批量生产高精度微塑件的主要手段,但与宏观注射方法相比,制件尺寸的微小化也给微注射在理论、工艺、设备、检测等方面带来了难题.浇注系统、熔接缝的位置和数目是影响微制件质量的主要因素,本工作就此进行了数值模拟,得出了微成型与传统注射成型工艺参数的差异.结果表明:微注射成型的温度、压力和速度均高于传统注射成型,微注射成型过程中温度是保证微注射能否顺利进行的关键,微注射成型的模具温度必须高于聚合物材料的玻璃化转变温度,因此对微注射成型必须进行有效温控.     

粉末注射成型工艺参数对产品性能的影响

粉末注射成型是一项新型近净成型技术,被用于生产较小尺寸及形状复杂的制品。相比较传统的加工技术,虽然粉末注射成型工艺经济技术优势明显,但是该技术面临的技术问题也十分突出。结合该工艺的特点,本文论述了包括混料、注射成型、脱脂、烧结4道工序中涉及的工艺参数对制品质量的影响。粉末注射成型工艺在陶瓷、金属材料方面得到了很好的应用。     

陶瓷与金属粉末注射成型烧结制品的研究

用粉末注射成型的方法制备了不同成分配比的ＺｒＯ２陶瓷粉末与不锈钢粉末注射成型制品,对这种金属陶瓷材料进行了成分分析、残余应力分析及断口分析,同时进行了ＴＥＭ分析。     

陶瓷注射成型数值模拟及其进展

详细阐述了国内外近年来陶瓷粉末注射成型模拟的最新进展及其动态,包括单相流模型、颗粒模型、两相流模型、混沌及分形理论和多重网格方法等,并在此基础上展望了其发展前景.     

Influence of powder loading on densification and microstructure of injection molded Fe‐50Ni soft magnetic alloys

Metal injection molding (MIM) is a well‐known technique capable to produce micro size electromagnetic components with intricate shape features. Powder loading is a crucial parameter in the metal injection molding process which controls the densification and microstructure of the sintered parts. The lower powder loading leads to various defects and lower densification whereas higher loading results in failure of parts during injection molding. Therefore, it is important to engineer an appropriate powder loading to achieve defect‐free parts along with higher densification and improved microstructure. In this contest, three feedstocks of Fe‐50Ni alloys are prepared with powder loadings of 52 vol.%, 54 vol.% and 57 vol.% and injection molded. After debinding, the parts are sintered at 1325 °C for 2 h. The main objective of this study is to investigate the effect of powder loading on injection molding, densification, and microstructure. In addition, scanning electron microscopy and x‐ray diffraction analysis are performed during the study. The defect‐free green parts are produced successfully from the 52 % and 54 % loading. It has been found that the optimal powder loading of 54 % is the best from the perspective of enhanced densification and improved microstructure to assure the quality parts of Fe‐50Ni alloys via metal injection molding.     

基于混沌粒子群的微齿轮注塑精密成形翘曲变形分析

目的 针对注塑加工生产的微齿轮运转一段时间后会出现严重变形的问题,对微齿轮注塑精密成形翘曲变形进行分析。方法 基于混沌粒子群建立微齿轮注塑CAE模型,获取曲面全局最优解,在此基础上,计算微齿轮注塑精密成形翘曲收缩率,得到翘曲变形量,同时优化微齿轮注塑精密成形工艺参数,分析微齿轮注塑精密成形翘曲变形情况。结果 将仿真结果与实际试验结果进行对比,得出该分析方法的预测结果与实际翘曲变化趋势完全一致。结论 微齿轮注塑中心位置的翘曲变形量最大,离中心位置越远,翘曲变形量越小。     

陶瓷微结构件的注射成形工艺及其微观组织

采用粉末微注射成形技术制作了ZrO2陶瓷微结构件,分析了其注射成形工艺,包括喂料配制、注射工艺及烧结工艺对微观组织的影响.实验结果表明,粉末体积分数为55%的生坯注射成形后在1 500℃下烧结2 h,采用排水法测得其微结构相对密度高达98.5%,采用纳米硬度分析法得到其微结构的显微硬度值为13.75 GPa.扫描电子显微镜(SEM)结果表明,提高模具温度和注射压力,有利于微结构的填充,进而改善微结构件的微观组织;高的烧结温度可以增加零件的致密度,但容易导致晶粒的过度长大和尺寸不均匀.激光共聚焦光学显微镜观察结果表明,使用亚微米级陶瓷超细粉得到的微结构具有良好的表面质量,其烧结前、后的表面粗糙度值分别为0.33μm和0.28μm.此外,提高粉末含量可以减小零件收缩率,从而有利于微结构的尺寸精度控制.     

粉末注射成形技术及其在难熔钨合金等材料中的应用

粉末注射成形技术是将现代塑料注射成形技术引入粉末冶金领域而形成的一门近净形成形的新技术,有着巨大的发展前景。本文阐述了粉末注射成形技术及其特点,以及在难熔钨合金和硬质合金及其它材料中的应用。     

纯钨零件的粉末注射成形工艺研究

本文以高能球磨钨粉和高纯钨粉为原料,采用粉末注射成形技术成功制备出具有复杂形状的纯钨及添加稀土的钨零件。重点研究了注射成形工艺参数对其微观结构及其力学性能的影响规律。研究结果表明,以高能球磨后的钨粉和Y2O3为原料,采用注射成形工艺可制备出烧结密度为18．26g／cm^3,相对密度为94．61％的钨零件,较佳的工艺参数为：粉末装载量为52％,注射温度为165℃,注射压力为65MPa,烧结温度为2300℃。研究结果还表明：稀土元素氧化物的添加,可显著提高注射成形钨零件的烧结密度,明显细化烧结后样品的晶粒。这是由于稀土氧化物作为第二相粒子弥散分布于晶界处,阻碍了位错的运动和高温烧结时晶粒的长大。     

各向异性钕铁硼粘结磁体的注射成形技术

论述了注射成形各向异性Nd-Fe-B粘结磁体的特点及工艺过程,并对其生产工艺过程中的5个关键要素:磁粉及耦联剂、粘结剂、混炼过程、注射过程、磁场取向工艺的研究状况进行了综合评述.同时还论述了各向异性Nd-Fe-B磁粉的生产原理及生产现状.指出了注射成形Nd-Fe-B粘结磁体的现在和潜在的应用市场.在此基础上,指出了今后开展研究工作的方向.     

聚合物基微纳米复合材料的制备及微型注塑加工研究

微型高分子功能器件具有独特优点,发展迅速,应用广泛,是当今科学技术的重要前沿,迫切需要发展高性能多功能聚合物基微纳米复合材料,实现其微型注塑加工。介绍了近年来作者课题组在聚合物基微纳米复合材料制备及其微型注塑加工方面的研究进展:通过有机/无机杂化、固相剪切碾磨、纳米复合、分子复合及熔融共混技术等制备适合于微成型加工的高性能多功能聚合物基微纳米复合材料,如尼龙11/钛酸钡压电复合材料、聚乙烯醇/羟基磷灰石生物医用纳米复合材料、聚氨酯/碳纳米管导电复合材料等。解决了微纳米填料难分散、复合体系难加工的难题,实现了聚合物基微纳米功能复合材料的微型注塑加工,研究了其流变行为和充填行为,调控和优化了微型制品的结构与性能,为制备高性能多功能的聚合物微型器件提供了新材料、新技术和新理论。     

氧化锆粉体的表面偶联剂改性及注射成型研究

利用注射成型工艺可制得复杂形状的高强度、高致密度的氧化锆陶瓷,为提高材料性能,采用钛酸酯偶联剂对氧化锆粉体进行表面改性,利用钛酸酯的烷氧基与粉体表面羟基的偶联反应,改善粉体与有机粘结剂的相容性,将改性后粉体用于注射成型,探讨粉体改性对注射料及坯体的影响,并利用红外光谱、透射电镜、扫描电镜等分析手段分析了粉体的改性效果....