硬质合金粉末挤出打印中增材制造工艺及其显微结构

粉末挤出打印(PEP)是基于传统金属注塑成型和3D打印相结合的新型增材制造技术,具有打印材料范围广、打印成本低等巨大优势。以WC-13Co硬质合金的PEP增材制造为核心,以热塑性打印材料为重点研究对象,开发打印原料的材料体系,研究打印原料的均匀性、流变性能、成形性能、黏结剂的脱除工艺以及烧结工艺对打印件显微结构及力学性能的影响机制。独立开发了硬质合金PEP打印专用的有机黏结剂材料体系,通过EDS分析黏结剂在打印坯体中分散均匀性。采用两步法脱脂工艺可以完全脱除打印坯体中的黏结剂,并结合真空烧结,在1450 ℃下保温60 min,成功制备高性能硬质合金打印件。研究结果发现打印件线收缩率为17.8%,WC晶粒尺寸分布均匀,维氏硬度1410HV₃₀。本研究采用PEP增材制造技术制备了高性能、打印件尺寸可控的硬质合金材料,为硬质合金的增材制造探索出一条有效的技术路线。     

微齿轮注塑成型正交优化及数值模拟

介绍了采用高聚物成型微齿轮的主要成型方法--微注射成型.比较了不同种类的注射原料ABS、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)的成型工艺,并就影响微注射成型中影响微制件质量的主要工艺过程:充模压力、熔体温度、模具温度和充填时间等进行数值模拟研究,采用正交优化方法对成型方案进行优化,获得优化的成型参数.为微齿轮成型模具的结构设计、成型工艺参数的合理化等等提供理论依据.通过对微齿轮成型过程的数值模拟优化,得到微注射成型的模具温度升高、注射压力增大、注射温度升高都会缩短充模时间;结果显示,聚合物材料对微注塑齿轮的适用性依次为:ABS＞PP＞PC.     

微纳米硬质合金的制备及应用

对适应现代先进制造业的微纳米硬质合金材料的技术研究和实际应用进行了综合评述,总结了微纳米硬质合金材料当前需要解决的关键问题,并指出了其未来的发展趋势.     

微纳米硬质合金的制备及应用

对适应现代先进制造业的微纳米硬质合金材料的技术研究和实际应用进行了综合评述,总结了微纳米硬质合金材料当前需要解决的关键问题,并指出了其未来的发展趋势.     

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.     

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。     

核聚变用靶丸材料研究进展

激光驱动惯性约束点火是实现核聚变的最有效途径之一,靶丸的设计与制备技术一直是激光惯性约束聚变研究中的核心技术。综述了目前靶丸材料体系的研究现状,重点介绍了理论计算十分有利于点火实验的纯B4C空心微球靶丸。最后,对B4C空心微球靶丸的制备成型工艺进行了展望。     

硬质合金车刀改进前后切削能对比研究

在金属切削过程中,能量的产生与耗散时刻存在,这会直接影响加工材料的形变与加工质量。以硬质合金车刀为研究对象,借助结合理论计算、切削实验与仿真分析的研究手段,对改进的硬质合金微槽车刀和原车刀在切削高强合金钢过程中切削能的产生、传递与耗散展开研究,从能量角度揭示硬质合金微槽车刀的降温机理。研究发现,硬质合金微槽车刀较原车刀降低了切削过程的能耗,其单位总输入能、单位摩擦能、单位剪切能的降幅分别为5.1%,10.4%和3.4%;从能量耗散角度分析发现,硬质合金微槽车刀切削区平均温度低于原车刀,且理论计算和实验分析结果与仿真结果一致。研究结果为硬质合金微槽车刀的深入研究提供了理论支持,为其它类似金属加工过程中切削能量的对比研究提供了有效的参考。     

三维中空复合材料力学性能研究

三维中空复合材料是一种新型的结构、功能材料,具有优异的力学性能与可设计性.研究了三维中空复合材料的复合成型工艺,重点介绍了真空辅助成型工艺.制作了满足测试要求的测试件,对材料的经、纬向的拉伸、平压、双层剪切和四点弯曲等性能进行了测试研究,获得了该种材料的主要力学性能参数,并与类似的蜂窝等夹层材料进行了性能对比.     

基于超细晶硬质合金钻头的AFRP钻削性能

采用超细晶硬质合金钻头开展了芳纶纤维增强树脂基复合材料(Aramid Fiber Reinforce Polymer Composites,AFRP)的钻削实验,从钻削力、钻削温度、制孔质量、刀具磨损等方面对比分析了超细晶硬质合金钻头与普通硬质合金钻头的钻削性能。实验结果表明:芳纶纤维增强树脂基复合材料钻削过程中,钻削力随进给速度的增大而增大,随主轴转速的增大而减小,超细晶硬质合金钻头的钻削力比普通硬质合金钻头降低了40.6%以上;钻削温度随进给速度的增大而减小,随主轴转速的增大而增大,相对普通硬质合金钻头,采用超细晶硬质合金钻头的钻削温度降低了47~85℃;超细晶硬质合金钻头钻削产生的拉毛和热损伤明显少于普通硬质合金钻头;经过长时间的钻削,普通硬质合金钻头的橫刃和主切削刃出现了崩刃,后刀面出现了严重的磨料磨损;而超细晶硬质合金钻头由于高硬度和高耐磨性等特性,刀具的磨损相对较小,适合于芳纶纤维增强树脂基复合材料的高效低损伤加工。     

植物纤维发泡材料的发泡机理与成型工艺探讨

在论述了植物纤维发泡材料成型机理相对于传统的聚合物发泡材料成型机理的不同与特殊性的基础上,总结了植物纤维类发泡材料成型的必要条件。同时,探究了植物纤维发泡材料的发泡技术和常用成型工艺,并对一步法成型和两步法成型2种主要发泡成型工艺做了详细介绍。最后,对植物纤维发泡材料的发展进行了展望。     

等规聚丙烯微注塑制品的力学性能

采用等规聚丙烯材料,选取弹性模量和屈服强度作为微制品力学性能的指标,基于正交实验设计进行微注塑成型实验以成型微拉伸试样,采用直观分析、信噪比分析及方差分析对微试样的拉伸实验结果进行分析,研究工艺参数对厚度1.0 mm,0.5 mm和0.2 mm的微注塑制品力学性能的影响规律及重要性,并分析尺度效应对微制品力学性能的影响。实验结果表明,不同尺度下,各个工艺参数对微制品力学性能的影响规律和重要性均不同,且随着尺寸的减小,微注塑制品的拉伸屈服强度增大,弹性模量增大。     

超细、纳米晶WC-Co硬质合金烧结技术的研究现状

WC-Co硬质合金因高硬、耐磨而在切削、釆矿和耐磨零件等领域广泛应用。研究发现,当WC晶粒尺寸小于0.5μm时(即超细、纳米晶WC-Co硬质合金),与普通硬质合金相比,材料的硬度和强度显著提高,其韧性也同样会有所提升。因此,晶粒细化有助于改善硬质合金的力学性能,从而延长其使用寿命。长期以来,有关硬质合金性能改善方面的研究多关注于从粉体出发,即通过采用超细纳米粉体和合理烧结工艺来实现超细晶和纳米结构硬质合金的制备。然而,在合金制备过程中其致密性与晶粒长大之间往往存在较为复杂的交互作用,如何保证在烧结过程中致密化的同时抑制WC晶粒长大是提高合金性能以及保证合金质量稳定性的关键技术问题之一。本文主要阐述了高温液相烧结制备超细、纳米晶WC-Co硬质合金过程中有关致密化和晶粒长大机制之间的关联性,从烧结工艺与添加剂两方面介绍了近年来国内外的研究现状。烧结工艺具体分为常规烧结工艺(主要包括氢气烧结、真空烧结和热等静压烧结等)和快速烧结工艺(主要包括微波烧结、放电等离子烧结、高频感应热烧结等),对比了上述烧结工艺之间的不同以及总结了不同烧结工艺的优缺点。在添加剂方面,重点介绍了过渡族碳化物和稀土元素对硬质合金烧结过程中晶粒生长的抑制作用,并在此基础上阐述了超细、纳米晶WC-Co硬质合金烧结技术的未来发展趋势。     

WQL88型微球极板的研制

本文对油田用各种测井仪的优缺点进行了比较,说明了微球形测井仪是目前最先进的测井仪器,而微球极板是该测井仪的关键部件。本文经过对极板工作原理的探讨,指出制作极板的材料应具备的性能以及选用的主体材料及选用的填充剂、促进剂、硫化剂等助剂的品种及数量。同时,对成型工艺也进行了研究,选择了两步法成型。     

微滴喷射增材制造技术现状及进展

微滴喷射技术具有高通量、低成本等特点,是目前最具发展潜力的增材制造技术之一。但传统微滴喷射技术无法满足不同材料增材制造中高黏度、高分辨率、高成型精度等的要求,了解微滴喷射的驱动方式和成型技术可以为解决上述问题提供思路。本文综述了微滴喷射发展历程,分类介绍了几类典型驱动方式的研究进展,基于材料特性和成型特点阐述了不同微滴喷射成型技术的适用范围、技术优势和存在问题,最后针对微滴喷射增材制造技术在打印原料、驱动方式和成型精度等方面存在的问题提出了可行思路。     

Cr/CrN/CrTiAlN/CrTiAlCN多元多层薄膜在微型钻头上的应用性能

为了提高微电子线路板(PCB)加工用微型钻头的使用寿命及保证钻孔质量,采用中频反应磁控溅射、离子束辅助的方法分别在WC硬质合金和微型钻头上沉积了Cr/CrN/CrTiAlN/CrTiAlCN多元多层梯度硬质薄膜,研究了多层膜的结构、形貌及钻削性能.结果表明:在WC硬质合金上沉积的多层膜显微硬度为2 631HV,膜/基结合力大于80N,摩擦系数为0.113;镀膜后微钻刃型完好,刃型角度没有改变,同一钻头不同部位沉积的膜层厚度一致;微钻镀膜后使用寿命提高1倍以上,且解决了断针、批锋、塞孔等问题,同时满足孔位精度、孔壁粗糙度等技术要求.     

固体浮力材料研制

本文叙述了以环氧树脂、从粉煤灰中选出之空心微球为原料制作浮力材料。探索了环氧配方对材料性能的影响,微球种类、微球粒径对材料性能的影响,摸索了材料的成型工艺,进行了材料基本性能的测试,并在特定条件下摸索了材料比重与压缩强度的关系。     

碳纳米管复合材料的3D打印技术研究进展

3D打印技术是一项根据计算机模型设计快速加工和制造复杂几何形状组件的增材制造技术之一。其基于三维数据模型,通过电脑控制将材料进行逐层累积,最终将三维模型变成立体实物。相比于传统制造方法,3D打印技术具有节约工时、易操作、不需要模具、组件几何形状可控性强等优势。随着该技术的发展,依据打印技术成型的核心、材料以及设备等产生了熔融沉积塑型、选择性激光烧结成型、光固化立体成型/数字光处理成型、溶剂浇铸成型等若干类型的3D打印技术。本文重点介绍其中最具代表性的4种3D打印成型工艺的原理和特点,基于碳纳米管增强聚合物复合材料,综述近年来不同3D打印成型工艺的研究进展,同时预测3D打印成型工艺在该领域会向着高精度、产业化、大众化和高集成度的方向发展,3D打印材料的研发也会更具前景。     

大型复合材料航空件固化成型模具技术研究与应用进展

固化成型模具是诱导热固性树脂基复合材料构件制造变形的关键因素之一。大型航空用复合材料构件整体化、批量化及高精度高性能发展趋势对固化用模具提出了更高的精度及寿命要求,推动了模具材料、设计及制造工艺方面的新发展,但目前相关研究尚缺乏系统梳理。因此,针对航空用大型复合材料构件对高精度模具的广泛需求,综述了模具对复合材料构件成型精度的影响和作用机制,固化用模具材料及其设计与制造技术现状。重点详述了在制造精度、效率及成本综合考虑下,从模具材料到制造工艺的发展。最后,对当前大型复合材料构件高精度模具在材料、设计及制造技术方面的发展现状进行了总结,并对未来主要研究方向提出了明确建议。     

涂层硬质合金的最新研究进展

近年来,涂层硬质合金在涂层材料、物理结构、涂层技术、晶粒尺度、基体等诸多方面取得了长足进步。本文从材料学角度,综述了涂层硬质合金在涂层方法、涂层结构类型、涂层材料及结构、涂层基体等方面的国内外研究进展,结合具体涂镀技术和工艺,对比和讨论了不同类型涂层的物理性能、力学性能、切削性能和适用范围,并对涂层硬质合金行业的发展进行了展望。