高比重钨合金的金属注射成形技术

概述了金属注射成形技术的基本工艺过程及其特点，从几种金属注射成形典型工艺分析入手介绍了金属注射成形技术的发展状况，最后介绍了该技术在高比重钨合金中的应用。     

微粉注射成形用粘结剂

在德国Karlsruhe市的第三材料研究所,为纳米陶瓷粉与超细金属粉微粉注射成形(microPIM )开发出新的、低粘度粘结剂体系:4 8%石蜡—4 8%聚乙烯—4 %表面活化添加剂。当填料为同样数量的超细氧化锆粉,并在较高的剪切率下,则这一体系的粘度类似或稍低于商用粘结剂与填料混合体系的粘度。在16 0～170℃成形温度下,这种注射料有较好的充模能力与高生坯稳定性。通过低温与低加热速度的热脱粘,可制造出无裂纹、无变形的脱粘微型件。由于脱粘粉末注射成形零件的孔隙度高,烧结中的线性收缩约15 %～2 0 % ,精度约±0 .5 %。微粉注射成形用粘结剂@亓…     

金属注射成形粘结剂的研究进展

本文阐述了金属注射成形粘结剂体系的设计，粘结剂脱除技术的发展过程和它们对烧结后产品力学性能的影响。改善粘结剂体系和研究合理的脱脂技术是金属注射成形技术成功的关键。     

钨及钨合金注射成形研究进展

评述了钨及钨合金粉末注射成形的研究进展,着重介绍了钨及钨合金粉末注射成形工艺研究和理论探讨,列举了钨材料在国防军工、航空航天、能源、电子等行业领域中的应用,总结了钨材料的研究方向。通过采用高品质粉末制备与改进技术,对钨阴极进行合理的结构设计,对制备工艺进行综合优化,在新结构设计的关键钨零件方面提出了钨粉末注射成形的技术课题,展望了钨科学技术发展的美好未来。     

高比重钨合金注射成形工艺研究

对高比重钨合金的注射成形工艺进行了研究,包括粉末的预处理,喂料制备、注射、脱脂和烧结工艺,并对材料的微观组织和机械性能进行了分析。研究表明:预处理后粉末的装载量可以达到58%,经过适当的注射工艺及热脱脂烧结工艺后,可以得到无缺陷的烧结坯。在一定的烧结温度范围内,烧结坯的密度、硬度等性能指标随着烧结温度的升高而增大。对95WNiFe材料而言,当烧结温度为1 450℃,烧结时间为120 min时,其密度可达18.02 g/cm~3,硬度为29 HRC,抗拉强度为792 MPa,屈服强度为612 MPa,延伸率为10%。     

主体聚合物对金属注射成形粘结剂性能的影响

金属注射成形是一种新型的金属零部件成形技术，而粘结剂的选择与应用是其关键技术之一，在设计合成粘结剂主体聚合物的基础上，本文测定了主体聚合物的粘流温度、拟熔融指数、热分解及热失重性能，并估测了界面粘结性能，探讨了主体聚合物对粘结剂的保形性、流动性、脱脂性及粘结性的影响。     

金属粉末注射成形粘结剂的发展

概括了金属注射成形粘结剂的功能与发展过程，并对几种典型粘结剂及其脱除工艺进行了适用性与经济性分析。     

注射成形用催化脱脂型粘结剂的研究

研究了一种催化脱脂型粘结剂,结果表明:开发的催化脱脂型粘结剂,其组成以聚合物共混物含量45％～75％、其它组元含量55％～25％较为适宜,是一种较为理想的MIM用粘结剂。用该粘结剂制得的喂料注射成形性能好,成形坯强度高.在以HNO_3为催化剂进行催化脱脂时脱脂速度快,脱脂效果好,脱脂坯维形能力强。     

一种新型水溶性金属注射成形用粘结剂的研制

论文在抽提MI M粘结剂中水溶性组分及高分子组元功能的基础上,通过参数计算、溶解试验确定了水溶性组分的品种、PEG的分子量分布,进而结合混合试验以及扫描电镜测试确定了水溶性MI M粘结剂中的高分子组元和整个粘结剂配方。结果表明,PEG是一种合适的水溶性组分,恰当的分子量分布,即10%PEG600+30%PEG1000+60%PEG1500的混合配方可以满足MI M工艺对其热收缩率的要求;PEG-POM具有热力学相容性,其混合物流动性、冷却强度好但水溶性差;PMMA分子量对PMMA-PEG的混合性具有决定性的作用,在PMMA分子量适中(M=(40·7~98·4)×104)时,PEG-PMMA混合物相容性、冷却强度和水溶性都较好,但流动性稍差;当PEG-POM-PMMA三者以75∶23∶2配比组成三元系时,它兼备了PEG-POM和PEG-PMMA二元体系的优点,总体效果最好。为了增加粘结剂水溶性组分PEG的热稳定性、改善组分间的相容性、降低黏度和增加粘结剂对粉末的润湿性,粘结剂需要配以适量抗氧剂BHT、增塑剂DOP和表面活性剂。最终确定粘结剂适宜配方为:PEG72%,POM23%,PMMA2%,SA2%,DOP1%,BHT0·01%。     

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。     

钨基高比重钨合金注射坯溶剂脱脂工艺研究

迄今为止,粉末注射成形技术只限于制备厚度较小的零部件,而脱脂是整个工艺过程中限制零部件向大厚度发展的最关键步骤.为了实现厚度达20mm的高比重钨合金大棒的无缺陷脱脂,作者研究了溶剂脱脂中脱脂率与溶剂组成、脱脂时间、样品厚度和溶剂温度等参数的关系.研究结果表明,采用多组元低分子有机溶剂的混合物在45℃下溶剂脱脂效果最好.样品厚度对溶剂脱脂时间、脱脂率等的影响非常显著,厚度为1mm的样品在脱脂4h时,其脱脂率可达70％以上,厚度为10mm的样品在溶剂脱脂6～8h时,脱脂率只有43％.对于直径为20mm的大棒,溶剂脱脂时间为24～30h时,脱脂量为50％～60％,其余粘结剂采用热脱脂工艺脱脂.采用溶剂脱脂不仅可以大大缩短热脱脂时间,关键是可以成功地实现较大厚件的脱脂,对部分溶剂脱脂后的样品,用扫描电镜观察了断面粘结剂的分布,溶剂脱脂过程中粘结剂的溶解、扩散与脱除均由表向里进行.     

新型PEG基粘结剂的开发

研究了一种新型PEG基粘结剂,新型PEG基粘结剂由HDPE,PEC,聚合物W,SA,DOP等组成,各组元之间具有一定的相互作用,使粘结剂体系具有较好的部分相容性,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,喂料注射成形性好,用新型PEG基粘结剂和Fe-2Ni粉所制备的喂料具有良好的流变性能,是一种假塑性流体,粘结剂各组元用量及粉末装载量影响喂料流变性能,新型PEG基粘结剂用乙醇溶剂脱脂,速度快、缺陷少、维形能力强,且可避免环境污染问题。     

纳米晶90W-7Ni-3Fe复合粉末的注射成形

将90W-7Ni-3Fe混合粉末在行星式高能球磨机中进行机械合金化,经过10h球磨后可以得到W晶块尺寸17.8 nm的纳米晶,采用注射成形方法粉末与有机粘结剂混合注射成拉伸样,然后采用脱脂、烧结至全致密,实验研究了注射成形工艺中最佳粉末体积含量和这种纳米粉末的烧结行为,球磨大大提高了粉末最佳装载量和喂料的均匀性,提高了烧结致密化程度,在1350～1450℃固相烧结时,合金的晶粒约3μm,拉伸强度>1130 MPa,而且烧结后的样品几乎无变形。     

粉末注射成形石蜡基成形剂的脱除工艺

采用两步脱脂法(溶剂脱脂和热脱脂)脱除316L不锈钢粉末注射成形坯中的石蜡基成形剂,对溶剂脱脂工艺和脱脂机理进行研究.结果表明:三氯甲烷、溶剂汽油、四氯化碳3种不同的溶剂中,溶剂汽油具有较优异的脱脂效应:选择合适的温度可提高脱脂效率,注射坯在50℃的溶剂汽油中脱脂5 h,石蜡脱除率可达80%以上,并且坯体形状保持良好....     

金属注射成形蜡基粘结剂的改进

粘结剂体系在注射成形(MIM)工艺中起十分重要的作用,粘结剂体系的选择需要从相容性、流变性能、注射成形性及脱脂性能等许多方面加以考虑,作者研究了综合蜡基和油基粘结剂优点的改进型蜡基粘结剂体系,其组成为PP/PW/油/SA/改性剂,改进型蜡基粘结剂分阶段热解,各组元间有较强的相互作用,相容性较好,该粘结剂和金属粉末具有较好的混合均匀性,改性剂的加入提高了粉末装载量,喂料是一种假塑性流体,非牛顿指数n较大,粘流活化能ΔE_η较低,具有良好的注射填充性,改进型蜡基粘结剂既可热脱脂,又可溶剂脱脂。     

注射成形低合金钢支持块零件的研究

以元素粉为原料，研究了利用注射成形技术生产低合金钢支持块的工艺。选择了一种流变性能良好的蜡基多聚物粘结剂体系，并在注射料的热分析结果基础上制定了相应的脱粘工艺；采用ANSYS软件模拟分析了注射充模过程中产生的缺陷并理论上得到了解决方法；将样品在分解氨气氛中于1280℃烧结2h，得到了抗拉强度为481MPa，伸长率为13％的高性能产品。     

热处理对粉末注射成形钛合金的组织与性能的影响

采用粉末注射成形方法制备了钛合金坯体,利用溶剂脱脂和热脱脂方法脱除坯体中粘结剂,并在真空气氛下烧结致密钛合金样品.真空烧结后,经960℃和140MPa热等静压处理,在720~760℃进行1~1.5h退火处理获得的样品微观结构为均匀的双态组织,由许多等轴较小的α晶粒和少量尺寸较小的β晶粒组成.XRD分析结果表明,当退火温度高于800℃时,样品存在Ti₃Al杂质相.     

粉末注射成形蜡基粘结剂溶剂脱脂行为研究

以YG8硬质合金为实验对象,研究了蜡基粘结剂注射成形生坯的溶剂脱脂行为,考察了时间、温度、生坯形状、厚度、表面积、粉末装载率和液固比对脱脂速率的影响,分析讨论了各因素影响脱脂速率的原因.结果表明:溶剂脱脂速率随温度升高而升高,随时间的延长而降低;脱脂初期扩散是控制性环节,温度是影响反应速率的主要因素,脱脂后期溶解成为控制性环节,浓度差减为影响反应速率的主要因素;液固比越大,脱脂速率越快,粘结剂最终脱除率越高;生坯粉末装载率越高,脱脂速率越慢,粘结剂最终脱除率越低;生坯形状对脱脂速率影响表现为样品厚度和表面积的影响,回归分析表明,脱脂速率与生坯表面积成正比,与生坯厚度的平方成反比.     

一种适合于AlN陶瓷注射成形的蜡基粘结剂

研究开发了一种适合于AlN陶瓷注射成形的蜡基多聚合物粘结剂.通过理论计算分析了所用粘结剂组元的热力学相容性.利用毛细管流变仪测量了喂料的流变性能.结果研究表明,当粉末装载量为61％(体积分数)时,该粘结剂体系和粉末能够均匀顺利地混合,此时喂料的流变因子为0.7～0.76(150℃),呈现典型的假塑性流体特征并具有良好的注射性能;喂料有一定的温敏性,但是对注射压力的变化不敏感,最佳注射温度在150～160℃之间.采用热重分析方法研究了粘结剂的热分解行为,有效地指导了脱脂工艺的设计,并通过考察不同温度下的脱脂形貌,研究了脱脂工艺的合理性.实验表明,该多聚合物粘结剂在脱脂过程中能够起到优良的形状维持作用,对于厚度为8mm的AlN零件来说,脱脂总时间为60h左右.因此,该粘结剂体系是一种性能优异、适合于AlN陶瓷注射成形的粘结剂.     

金属注射成形制备Fe-50%Ni软磁合金

以羰基铁粉和羰基镍粉为原料,采用金属注射成形(Metal injection molding,MIM)工艺制备Fe-50%Ni(质量分数)软磁合金,研究烧结气氛、烧结温度和时间以及热处理制度对其磁性能的影响。通过对不同工艺条件下试样的杂质含量、密度、金相和磁性能的分析,发现C、O等间隙杂质原子含量和热处理的冷却方式强烈地影响MIM Fe-50%Ni合金的最大磁导率和矫顽力,而相对密度是影响MIM Fe-50%Ni的饱和磁感应强度和初始磁导率的主要因素。试样经1 380℃氢气烧结3 h、650℃保温1 h再油淬,可获得最佳磁性能:饱和磁感应强度为1.496 T,矫顽力为4.8 A/m,最大磁导率为75.2 mH/m,初始磁导率为9.18 mH/m。