射频等离子体制备球形钛粉及其在粉末注射成形中的应用

采用射频等离子体球化技术对不规则形貌的氢化脱氢(HDH)钛粉进行球化处理,研究了不同载气流量、送粉速率和鞘气流量对钛粉形貌和性能的影响。此外,分别以原始HDH钛粉和球化钛粉为原料进行了粉末注射成形(MIM)试验,研究了烧结样的微观组织及理化性能。研究结果表明:采用射频等离子球化技术制备的球形钛粉的粉末特性较HDH钛粉有较大的提升,在制备过程中送粉速率、载气流量、鞘气流量等因素对粉末球化效果有较大影响,采用球化钛粉制备的MIM产品性能要优于HDH钛粉制备的MIM产品。     

粉末粒形对Ti-6Al-4V注射成形喂料显微形貌及流变性能的影响北大核心

采用粒度分析、显微形貌分析及流变性能分析等方法,研究了不同粒形Ti-6Al-4V注射成形喂料的显微形貌和流变性能。实验结果显示,球形粉喂料与氢化脱氢粉喂料的临界装载量分别为67%和52%。在最佳装载量下,球形粉喂料的粘度值(η)和流动行为指数(n)均小于氢化脱氢粉喂料,表明球形粉喂料具有更好的流动性。粒形分析显示,降低粉末比表面积有利于提高金属粉末注射成形喂料的临界装载量;理论研究及能谱分析则指出,氢化脱氢粉喂料的低流动性与小颗粒粉末的分布密切相关,小颗粒粉末是影响喂料流动性能的关键因素。     

射频等离子体制备增材制造用球形钛钽合金粉末

采用射频等离子体球化技术对氢化破碎不规则形貌的钛钽合金粉末进行球化处理,研究了送粉速率、载气流量和鞘气中氦气流量等工艺参数对钛钽合金粉末球化率、粉体性能和显微结构的影响,并开展了球化后钛钽合金粉末选区激光熔化成形适用性评价。结果表明:经过射频等离子体球化处理后,粉末截面组织由板条状α″-Ti和胞状β-Ti组成,球化率在98%以上,粒度分布变宽,平均粒径由球化前21.41μm增大至32.3μm。粉末球化率受送粉速率、载气流量和鞘气中氦气流量等因素影响,当送粉速率为35 g/min,载气流量为5.5 L/min,鞘气中氦气流量为40 L/min,球化效果最好。与原料粉末相比,球化后粉末的霍尔流速(50 g计)为6.27 s,松装密度由1.38g/cm~3提高至3.11 g/cm~3,振实密度由2.54 g/cm~3提高至3.48 g/cm~3。此外,球化后的钛钽合金粉末具有良好的选区激光熔化适用性,成形后制件致密度大于99%,微观组织为针状α″-Ti和胞状β-Ti,钛、钽元素分布均匀,无未熔融的钽颗粒,显微硬度(HV)达到725。     

粉末颗粒球化技术

加拿大Tekna等离子系统公司开发出感应等离子粉末颗粒球化技术。这种感应等离子系统由于空间大、纯度高、轴向供粉以及在放电区域内粉末颗粒停留时间长，故特别适合于粉末颗粒的球化。这种等离子球化的好处是：改善粉末流动性；提高粉末松装密度；消除颗粒内部的孔隙与裂缝；改变颗粒表面形貌；提高粉末纯度。等离子球化粉适合于注射成形、热喷涂以及制作近终形零件等。     

纳米晶W-Ni-Fe粉的流变行为和烧结特性

研究了W-Ni-Fe纳米晶粉在注射成形中喂料的流变行为,纳米晶W-Ni-Fe粉采用机械合金化(MA)的方法制备,并将此粉末与蜡基粘结剂混合以形成一种喂料,讨论了MA球磨时间,纳米晶粉末体积和温度对喂料流变性的影响,随球磨时间增加,喂料的粘度以及粘度对剪切速率的敏感性降低,因此,在较长的球磨时间下,这种粉末喂料的流动性和成形性变好,随粉末体积增加,喂料的粘度遵循公式呈非线性增加,此时n=0.68.MA粉末喂料的粘度随温度和剪切速率的变化较小,所以注射温度和注射速度的变化对这种MIM注射坯的质量影响较小,本文也讨论了采用MA制备的W-Ni-Fe纳米粉末的烧结特性,实验结果表明球磨可以导致在液相烧结温度以下合金达到很高的密度,大的晶格畸变、晶粒细化和超饱和固溶体的形成,强化了烧结工艺。     

金属注射成形粘结剂和喂料流变性能的研究

从理论上分析了金属注射成形喂料和粘结剂的基本流变性能,测定了在不同温度、不同剪切速率下金属注射成形粘结剂和喂料的粘度值。实验结果表明:MIM粘结剂和喂料符合假塑性体的流变行为;制得的Fe-Ni MIM喂料的粘流活化能较小、应变敏感性指数较大,具有良好的注射填充性能。     

射频等离子体制备球形铌粉

以不规则形状铌粉为原料,通过射频等离子体球化处理制备球形铌粉,并研究加料速率对粉末球化率的影响。采用扫描电镜、X射线衍射仪和激光粒度分析仪对球化处理前后粉末的形貌、物相和粒度分布进行测试和分析。结果表明:不同粒径的不规则形状铌粉,经等离子球化处理后均可得到表面光滑、分散性好、球化率可达100%的球形铌粉。球化处理后,粉末的粒度分布变窄。随加料速率的增加,铌粉的球化率降低。经射频等离子体处理后,铌粉的松装密度和流动性得到显著改善:松装密度由1.33 g/cm3提高到4.35 g/cm3,振实密度从1.95 g/cm3提高到5.61 g/cm3,粉末流动性提高到12.51 s/(50 g)。     

金属粉末注射成形喂料在振动力场下的流变行为

脉动压力诱导金属注射成形技术将振动力场引入到金属粉末注射成形全过程中,振动力场对金属粉末喂料熔体的流变行为产生影响,从而提高注射型坯的质量。本研究采用毛细管脉动流变仪对石蜡-油-聚丙烯粘结剂体系的316L不锈钢粉末喂料动态流变行为进行测量和表征,并分析了振动频率和振幅对喂料的平均动态表观黏度的影响。结果表明振动力场的引入能改善喂料的流动性能,与相应的稳态条件相比,喂料的表观黏度显著下降。     

氧化锆陶瓷注射成形的喂料流变性能研究

采用表面改性前后的两种ZrO_2陶瓷粉末作原料,选用自制的蜡基粘结剂体系制成注射成形喂料,通过毛细管流变仪测定喂料的流变性能,并对改性前后的ZrO_2陶瓷注射成形喂料的流变学性能进行了分析.结果表明:经过改性后的喂料粘度降低,即使提高装载量也能保证较小的粘度.改性前后的四种喂料均符合假塑性流变行为,而经过改性的装载量为53%的喂料,它的E值最小,为22.85kJ/mol,在不同温度下的n值对比,该喂料的n值最大,即可看出该喂料的粘度对剪切速率和温度的敏感性较低,而喂料的均匀性和稳定性较好,更适合注射成形.     

钛注射成形用催化脱脂型喂料的制备与性能研究

针对钛粉末注射成形用催化脱脂型喂料,设计和优化了粘结剂的成分配比及粉末装载量,研究了催化脱脂型粘结剂组元不同配比喂料的流变性能,分析了时间和温度对粘结剂的脱除效率的影响,考察了钛烧结件致密度和碳氧含量的变化。实验结果表明:粘结剂各组元配比为m(POM)∶m(HDPE)∶m(EVA)∶m(SA)∶m(M)=86∶5∶5∶2∶2,=44%时,钛喂料的流变性能最好,其综合模塑性指数为2.25 m2/N·s·K,SEM结果显示钛粉末和粘结剂分布均匀。在120℃催化脱脂6小时,脱除率为78%。钛件经1 180℃真空烧结,致密度为94.8%,其C、O含量分别为0.24%和0.70%。     

注射成形制备TiNi多孔材料

利用粉末注射成形工艺制备了TiNi多孔材料,研究了注射喂料的流变性能,造孔剂NaCl对多孔材料性能的影响。试验结果表明:喂料的流变性能良好;造孔剂可以显著提高材料的孔隙度、孔径;能谱分析和X射线物相分析没有发现NaCl残留,TiNi多孔材料主要由Ni3Ti、Ti2Ni、TiNi、TiC相组成。     

2种NdFeB粉末的混炼研究

采用快淬法和雾化法制得的2种不同形貌的NdFeB磁粉,以尼龙12作粘结剂,研究了注射成形粘结磁体的混炼过程。分析了2种磁粉的形貌与粉末粒度及其分布,对混合料的粉末临界充填率、均匀度、流变特性的影响,以及混炼温度对磁性能的影响。     

低成本高性能粉末冶金钛合金

粉末冶金是短流程制备低成本、高性能钛及钛合金的有效方法。低成本氢化脱氢（HDH）钛粉可用于制备粉末冶金钛合金制件，但由于受间隙原子含量高、烧结致密度低和微观组织粗大等因素影响，使粉末冶金钛制品的组织性能优势得不到发挥。实验采用氢化脱氢钛粉—冷等静压—真空烧结的技术路线制备了Ti-6Al-4V烧结坯，间隙原子含量低（O<0.16 wt.%, N<0.05 wt.%, H<0.015 wt.%），具有均匀细小的近等轴?组织，良好的室温拉伸性能（UTS>930 MPa, YS>870 MPa, El>14%）。实验同时表明了HDH工艺制备低间隙原子含量钛粉的可行性，间隙原子含量的增加主要源于粉末及压坯的操作、转移和储存过程。得益于粉末冶金钛合金的细晶和近终成形特点，它无需通过开坯锻造，并且近成型的烧结坯能够提高材料利用率，减少后续热加工变形量及加工道次。因此，以粉末钛合金烧结坯替代锻坯进行后续的塑性加工能够大幅度降低钛合金构件及型材的成本。     

新型PEG基粘结剂的注射料性能研究

研究了金属粉末注射成形新型PEG基热塑性粘结剂的注射料性能。结果表明：新型PEG基粘结剂与Fe-2Ni粉具有较强的相互作用,混合均匀性好,且粉末装载量高,注射料注射成形性好。 用新型PEG基粘结剂和Fe-2Ni粉所制备的注射是一种假塑性流体,具有良好的流变性能,粘结剂各组元用量及粉末装载量使注射料的粘度、非牛顿指数、粘流活化能发生变化,影响注射料流变性能。     

锆粉制备工艺的研究进展

综述了目前制备锆粉的主要方法。介绍了熔盐电解、直接电脱氧、氢化脱氢制备锆粉的特点、基本原理及研究现状。系统介绍氢化脱氢及高能球磨法的优缺点,针对高品质、低成本锆粉的研究方向作了展望。     

316L不锈钢粉末注射成形喂料流变性能的研究

简介了金属粉末注射成形的工艺过程,制备了不同粉末装载量的喂料,并分析了粉末装载量、剪切速率和温度对喂料流变性能的影响.结果表明:随着粉末装载量的增加,喂料的表观粘度增大;随着剪切速率的增大和温度的升高,喂料的表观粘度减小;在高的剪切速率下,喂料的粘流活化能较小,喂料对温度不敏感.     

氧化锆注射成形喂料流变性能测试和分析

对从日本进口的专用于陶瓷插针(Ferrule)注射成形的喂料及回收料进行了粘度等测试,比较和分析了原始喂料与各次回收料流动性能的变化,发现氧化锆粉末注射成形喂料的粘度随回收循环次数的增加而降低,并分析了回收喂料的粘度降低的原因。