304L不锈钢粉末注射成形研究

选用组分为POM、HDPE、PP以及其他辅助添加剂的粘结剂,与304L不锈钢粉末混炼制备注射成形喂料,研究了喂料,脱脂坯,烧结产品的性能。结果表明:粘结剂成分为85POM+8HDPE+7(PP+DBP)的喂料注射成形性最好,注射坯强度较高,催化脱脂效果好,脱脂过程中无明显缺陷,脱脂后坯体保形能力好。催化脱脂坯经过负压脱脂、真空内烧和强制冷却三个阶段的烧结后,产品密度为7.841 g/cm3,致密度为98.9%,硬度190 HV,抗拉强度550 MPa。     

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%。     

表面处理对316L不锈钢粉末注射成型性能的影响

以聚乙二醇/环氧树脂(PEG-EP)为粉末表面改性剂，聚甲醛系树脂(POM)为粘结剂体系，混炼制备316L不锈钢粉末注射成型喂料，并通过硝酸催化脱脂后烧结得到316L烧结样品。通过傅里叶红外光谱仪、扫描电子显微镜、接触角测量仪、旋转流变仪、万能材料试验机、金相显微镜、碳硫分析仪、显微硬度计等研究了PEG-EP对316L不锈钢粉末的包覆效果以及PEG-EP表面处理对316L不锈钢粉末注射成型喂料和烧结样品性能的影响。结果表明，PEG-EP成功包覆在316L粉末表面，改善了316L不锈钢粉末与聚甲醛的界面相容性，提高了喂料流动的性能、生坯的力学性能和烧结样品的力学性能及硬度。当添加PEG-EP质量分数为0.662%、粉末装载量(体积分数)为63%时，316L注射生坯的拉伸强度、断裂伸长率、弯曲强度分别为10.57 MPa、8.38%、21.24 N·(mm²)^-1；烧结样品晶粒尺寸为50.8μm，最大抗拉强度和维氏硬度为688 MPa和HV 151，烧结样品的综合性能最佳。     

FeAl金属间化合物粉末注射成形工艺研究

通过机械合金化制备Fe-48at%Al金属间化合物粉末,分别按照33%、40%和50%的粉末装载量(体积分数)进行注射成形,成形坯经溶剂脱脂和热脱脂以及1 200℃真空烧结,得到FeAl金属间化合物.重点研究粉末装载量对喂料混炼、注射成形温度及压力、脱脂率及烧结组织和力学性能的影响.结果表明,机械合金化FeAl粉末由于具有不规则形状和层片结构,其注射成形喂料流动性较差;在使用高粉末装载量时应提高注射温度和压力,且溶剂脱脂率较低(7 h后为94.3%),需进一步延长脱脂时间;FeAl金属间化合物烧结试样的相对密度和抗弯强度均随粉末装载量增大而提高,当粉末装载最为50%,注射温度和注射压力分别为154℃和4.0 MPa时,材料的相对密度为92%,抗弯强度达587 MPa.     

粉末注射成形制备薄壁Al2O3–B4C环形芯块

使用多组元蜡基粘结剂,通过粉末注射成形工艺,结合溶剂脱脂和热脱脂,成功烧结制备出壁厚为0.7 mm的近净尺寸环形Al₂O₃–B₄C薄壁管。结果表明,当石蜡占粘结剂质量分数45%时,喂料具有较低的黏度和较好的抗弯强度;当固相体积分数为58%时,喂料在保证低黏度的前提下具有良好性能。当烧结温度在1550℃至1650℃范围内时,芯块相对密度及抗弯强度随温度上升而增高;当烧结温度达到1650℃时,芯块的密度及强度有所下降,芯块密度随B4C粒度增大而增大,抗弯强度随粒度增大先增大后减小。     

粉末装载量对WC-10Co注射成形工艺影响的研究

采用差示扫描量热仪(DSC)、扫描电镜(SEM)、抗弯试验机(TRS)及维氏硬度计(HV)对不同粉末装载量(Φ=49%,53%,57%和61%(体积分数,下同))的WC-10Co注射成形过程中的喂料流变性、注射坯质量、溶剂脱脂速率和合金性能进行了观察和分析。结果表明:粉末装载量按4%逐步提高,包裹粉末和填充粉末颗粒间隙的粘结剂含量降低,聚合物组分熔融热敏感度降低、分解热敏感度提高,其喂料初始注射温度提高5～10℃,喂料流变性降低。粉末装载量从49%提高到61%,丝状粘结剂数量减少,粉末与粘结剂间的作用力和喂料颗粒间的联结作用降低,注射坯抗弯强度降低21.87%,注射坯质量降低。粉末装载量提高,溶剂脱脂机制相同,脱脂初始阶段以扩散为主,初始脱脂速率呈线性降低,相同脱脂时间(0～300 min)内粘结剂总脱除率降低。粉末装载量提高,合金的相对致密度和抗弯强度降低,Φ=61%时,WC-10Co合金的致密度、抗弯强度和硬度明显降低。     

粉末装载量对金属注射成形17-4PH不锈钢力学性能的影响

在硝酸气氛下对注射成形17-4PH不锈钢坯体中的粘结剂成分POM(polyformaldehyde,聚甲醛)进行催化脱脂,然后在真空烧结炉中进行热脱脂和烧结,研究粉末装载量和催化脱脂时间对催化脱脂率的影响,以及粉末装载量对烧结不锈钢的显微组织、致密度与抗拉强度的影响。结果表明:烧结不锈钢的显微组织为以奥氏体为主和少量铁素体共同组成的复合组织。随粉末装载量从55.1%增加至65.7%,催化脱脂率从7.8%降低到5.2%,但烧结密度从7.56 g/cm~3增加到7.66 g/cm~3,烧结不锈钢的抗拉强度从1 076 MPa提高到1 204 MPa;130℃下随催化脱脂保温时间从30延长至90 min,催化脱脂率从4.9%增加至6.7%,在90~150 min时间段内催化脱脂率稳定在6.7%左右。粉末装载量为65.7%的注射喂料经过90 min催化脱脂,可完全脱除粘结剂中的POM,催化脱脂率达到6.72%,注射坯形成完整的连通孔道。     

熔渗铜用多孔金刚石坯体的制备

高体积分数金刚石颗粒增强Cu基复合材料由于硬度高导致其难以加工成形。采用粉末注射成形制备多孔金刚石预成形坯和Cu熔渗相结合的工艺可以实现金刚石/Cu的近净成形。本文对经过表面镀铬再镀铜的金刚石粉末注射成形涉及的关键工艺,包括粘结剂的选择、注射成形工艺过程、烧结工艺等进行研究。结果表明,采用成分为70%石蜡+25%高密度聚乙烯+5%硬脂酸的粘结剂作为金刚石粉末注射成形的载体时,喂料具备优异的综合流变性能,同时可以获得较高的固相体积分数。采用上述配方的粘结剂,最佳的注射温度为165～175℃,注射压力为80～90 MPa。脱脂金刚石预制坯最佳的烧结条件为:烧结温度1 050℃,保温时间25 min,此时坯体的强度达到10 MPa,孔隙基本全部为开孔隙。     

紧耦合气雾化技术制备选区激光熔化用18Ni300合金粉末的研究

基于紧耦合气雾化技术制备符合选区激光熔化用18Ni300合金粉末, 重点研究了雾化压力对粉末粒度(中值粒径, D₅₀)、粒度分布、球形度、氧含量、流动性和松装密度等特性的影响。结果表明: 雾化压力对上述粉末特性影响显著, 当雾化压力在3.5 MPa到4.5 MPa范围时, 随着压力的提高, 粉末粒度降低、表面形貌改善、流动性变好、松装密度增加。当雾化压力为4.5 MPa时, 所制备的粉末综合特性最优, 粉末粒度(D₅₀)为34 μm, 球形度为0.77, 氧含量为0.02%(质量分数), 流动性为17.4[s·(50g)-1], 松装密度为4.32g·cm-3, 15~53 μm粒径范围粉末收得率为38.1%, 满足选区激光熔化技术对金属粉末性能的要求。     

微晶蜡基粘结剂应用于YG10硬质合金注射成形的研究

以微晶蜡等有机物作为粘结剂,进行WC-10Co(YG10)硬质合金的注射成形研究。原料粉末和粘结剂经混炼、破碎和过筛得到喂料,随后进行注射成形、脱脂和烧结。考察了注射温度、注射压力等工艺参数对成形性能的影响。实验结果表明：注射参数为注射温度为150℃、注射压力为11 Mpa和模温为40℃的条件下,可获得密度较高且无缺陷的注射成形坯体。成形坯体经溶剂脱脂和热脱脂后,最终在1 400℃真空烧结90 min,可获得相对密度达99.5%、抗弯强度达2 019 MPa、硬度为91.7HRA、钴磁为8.76 Gs·cm³/g的YG10烧结体。     

生物医用Ti6Al4V合金粉末注射成形工艺研究

钛及钛合金具有高比强度、低弹性模量、优良的耐蚀性和绝佳的生物相容性,但较差的加工性能大大限制了其应用范围。钛及钛合金金属粉末注射成形工艺克服了机加工、模压等传统加工工艺的缺点,结合传统粉末冶金和注塑成型的优势,实现了结构复杂的钛及钛合金产品低成本、大批量近净成形,提高了材料利用率。本文利用水溶性黏结剂和粉末粒度为16 μm和22 μm的商用球形Ti6Al4V合金粉制备了注射料和相应的试样,通过实验确定了气氛热脱黏结合真空烧结的最佳工艺,基于该工艺制备得到了两种注射料的烧结试样。结果表明:粉末粒度为16 μm注射料烧结件杂质含量未能满足外科植入用金属注射成形Ti6Al4V组件标准;粉末粒度为22 μm注射料烧结件物理化学性能如下,极限拉伸强度880 MPa,屈服强度830 MPa,延伸率13.2%,相对密度96.8%,氧质量分数为0.195%,氮质量分数为0.020%,碳质量分数为0.022%,该试样整体性能满足外科植入用金属注射成形Ti6Al4V组件标准。     

VIGA-CC法制备球形Ti-35.8Al-18.4Nb合金粉末及其性能研究

以真空自耗电弧熔炼的Ti-35.8Al-18.4Nb（质量分数）合金铸锭为原料,采用水冷铜坩埚真空感应熔炼气雾化制粉技术（water-cooled copper crucible vacuum induction melting-gas atomizing,VIGA-CC）制备球形Ti-35.8Al-18.4Nb合金粉末,利用振动筛分法、扫描电子显微镜（scanning electron microscope,SEM）观察、X射线衍射（X-ray diffraction,XRD）分析等手段对所制备的粉末进行性能表征。结果表明,VIGA-CC技术制备的粉末粒度分布较宽,主要分布在45~150 μm之间,呈正态分布,其中粒径不高于45 μm粉末收得率为15.8%,粒径不低于150 μm粉末收得率为12%;粉末流动性为27.2[s·(50 g)-1],粉末中氧质量分数的增量小于0.01×10-6,粉末整体氧质量分数小于0.06×10-6;TiAlNb合金粉末主要以γ（TiAl）相和α₂（Ti₃Al）相为主,随着粉末粒径的减小,冷却速率逐渐提高,γ（TiAl）相逐渐减少,α₂（Ti₃Al）相逐渐增加;大颗粒粉末表面为枝状冷凝组织,小颗粒粉末为光滑表面。     

溶液雾化氧化法制备四氧化三钴粉末

针对溶液雾化氧化法制备四氧化三钴粉末过程,研究了工程实验条件下反应温度、雾化压力和氯化钴溶液流量等参数对钴氧化率、粉末粒度和粉末松装密度的影响.在反应温度750℃、氯化钴溶液质量浓度120 g·L^-1、压缩空气压力0.23 MPa、氯化钴溶液压力0.15 MPa以及氯化钴溶液流量40 L·h^-1条件下,制备的氧化钴再经750℃热处理2 h后,钴氧化率达到100%,钴质量分数为73.04%,松装密度为0.48 g·cm^-3,平均粒径为7.61μm.工程实验研究结果表明溶液雾化氧化法可以高效快速制备高品质四氧化三钴粉末,过程简单、清洁,具有产业化应用前景.     

水雾化制备FeSiCr软磁粉末磁性能研究

采用水雾化工艺制备FeSiCr软磁合金粉末,经筛分合批后制成粒径(D50)5～40μm的样品.研究了不同粒径FeSiCr软磁粉末对磁性能的影响,为产品应用提供指导性实验.研究结果表明,随着粉末粒径的增大,粉心的磁导率逐渐增大,在100～1000 kHz的频段范围内,磁导率衰减幅度小于5％,具有较好的频率特性.随着粉末粒...     

MIM溶剂脱脂型石蜡-油-聚乙烯粘结剂的研究

对传统的石蜡－聚乙烯粘结剂进行改性,开发出了用于Fe-2Ni粉末注射成形的石蜡－油－聚乙烯粘结剂,考察了油的加入对组份相容性、生坯强度、粉末装载量、注射料热容、溶剂脱脂速率的影响,并用偏光显微镜观察到了粘结剂中各相的分布。该粘结剂用于Fe-2Ni注射成形,粉末装量达60％（体积分数）,生坯强度5．5MPa,溶剂脱脂速率2mm/h以上。     

快速凝固Al-Fe-V-Si-Zr-Ti合金粉末组织结构的TEM观察

以Al-Fe-V-Si和Al-(Zr,Ti,V)两个合金系为基础,组成了Al-Fe-V-Si-Zr-Ti合金。对超声气体雾化快速凝固Al-Fe-V-Si-Zr-Ti合金粉末中小于61μm的粉末进行了研究,在小于40 μm的粉末中有两种类型的由球状相和胞晶组成的组织,在50～61μm的粉末中,某些区域有片状组织存在。对析出相研究表明,在小于61μm的粉末中只有Al₁₂(Fe,V)₃Si和Al₃(Zr,Ti,V)两种析出相,新合金达到了预期设计目标     

铁基粉末流动温压工艺中热脱脂动力学分析

采用流动温压工艺,以铁基粉末为原料、石蜡基聚合物为黏结剂成功制备出十字坯试样;在不同热脱脂速率下脱除聚合物黏结剂,利用热重分析（thermogravimetric analysis,TGA）法研究黏结剂在N₂气氛下的热脱脂行为,采用微分法计算脱脂过程动力学相关参数,改进脱脂工艺;借助优化后的脱脂工艺对压坯进行脱脂,并在1300℃烧结获得烧结坯,对烧结坯的烧结收缩率、密度分布、微观组织进行研究。结果表明:聚合物黏结剂的脱除共有2个阶段,激活能为31.3~72.7 kJ·mol-1,指前因子为0.96×106~1.14×1010 min-1;脱脂第1阶段的激活能整体上均低于第2阶段的激活能,说明脱脂第1阶段中的低分子组元更易脱除,保证脱脂质量的关键因素是控制第1阶段的升温速率。     

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.     

新型高性能铁基超微晶软磁合金

本文研究了Fe_73.5Nb₃Cu₁Si_13.5B₉新型高性能铁基超微晶软磁合金的性能与结构特征。结果表明,该合金的最佳退火温度为535℃,其起始磁导率μ_(0.08A/m)=14.8×10⁴,矫顽力Hc=0.6A/m,饱和磁感B_(800A/m)=1.22T。最佳铁损分另为P_5·10k=5.6W/kg,P_5·20k=17.4W/kg,P_5·50k=80W/kg,P_5·100k=270W/kg。且在相当宽的频率范围内具有高有效磁导率μ＇₁X射线衍射分析表明.合金中主相为xFe-Si固溶体,晶粒尺寸约为11nm,点阵参数a₀为0.2837nm。