球化处理对氢化脱氢钛粉特性及其注射成形喂料流变性能的影响

氢化脱氢(HDH)钛粉形状不规则、流动性较差,不利于注射成形和提高其制品性能。本文通过PCS系统对HDH钛粉末进行球化处理,考察了球化处理对HDH钛粉特性及其注射成形喂料流变性能的影响。结果表明:球化处理后的HDH钛粉末变为近球形,粉末的流动性显著提高,其注射成形喂料的流变性能得到明显改善;同时,球化处理后钛粉的烧结组织明显细化,致密度大幅度提高。     

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.     

球形/类球形钽粉的制备

研究了用氢化破碎技术制备球形/类球形钽粉的工艺及钽粉的性能。以二次电子束高温轰击的高纯钽锭为原料,经过氢化吸氢,球磨机磨筛制粉,然后经过脱氢处理,再经气流粉碎机进行气流整形,得到形貌改善的原粉,通过酸水洗除杂,真空热处理及镁还原降氧过程,得到球形/类球形钽粉。这种钽粉由独立的、单一的粉末颗粒组成,钽粉的粒度分布范围集中,D90小,流动性好,氧含量低,可以满足3D打印、喷涂等方面的应用要求。     

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。     

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。     

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。     

粉末颗粒形态在金属注射成形中的重要性

由于金属注射成形的工艺特点 ,成形部件的形状不易保持。一般来说 ,金属注射成形的钢粉是球形的 ,这有利于注射混合料的流动性 ,但颗粒间的咬合力不够 ,难于保持所需的形状。采用不规则形状粉末 ,可提高颗粒间的咬合力 ,但增大注射混合料的粘度 ,均匀性差。本文通过粉末注射成形试样的形状保持 ,研究了颗粒形态对 316Ｌ不锈钢的影响。所用材料为气雾化球形粉末与水雾化不规则形状粉末。研究表明 ,气雾化粉中加入水雾化粉可提高注射成形件的形状保持能力 ,降低各向异性收缩。若混合粉的自然坡度角小 ,则说明颗粒间的相互作用小 ,所制部件在烧…     

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。     

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。     

磁控管用钼端帽的注射成形工艺

将HL MIM1钼粉与石蜡-高分子体系粘结剂混合成金属注射成形(MIM)喂料,制备钼端帽。喂料循环使用8遍,研究最大注射压力、进料量和生坯质量的波动,并研究其烧结性能。结果表明:该钼粉喂料具有较高的临界装载量(57%,体积分数)和注射流变特性。粘结剂在多遍重复使用中稳定性好,没有明显的降解行为,注射坯的质量波动可控制在±1.5%以内。烧结后钼端帽的晶粒尺寸小于10μm,密度为10.05 g/cm3,高于用美国及德国的商用MIM钼粉制备的钼端帽。端帽的纯度高于99.95%,C和O含量分别为8×10-6和10×10-6。密度和纯度均满足产品使用要求,且工艺稳定性好,已实现工业化生产。     

粉末注射成形钛合金的脱脂和烧结性能

应用粉末注射成形技术制备出高精度、高性能的异形钛合金零器件。通过多粒度粉末搭配,采用聚甲醛为主组元的多组元粘结剂,制备出高装载量催化脱脂型钛合金喂料,再经真空烧结获得制品。研究了催化脱脂工艺的影响因素以及喂料配比对烧结性能的影响。结果表明:当大（D₅₀=25.28 μm）、中（D₅₀=16.75 μm）、小（D₅₀=12.66 μm）颗粒按质量比17:6:2搭配时,钛合金混合粉末相对振实密度较大,为55%。喂料较佳的催化脱脂工艺为:脱脂温度120 ℃,N₂通入速率120 cm3·min?1,HNO₃气体通入速率1.5 cm3·min?1,脱脂时间6 h,粘结剂脱除率85%。采用全流程控制杂质含量技术,粉末注射成形钛合金制品的烧结性能可以达到相对密度95.9%,拉伸强度933 MPa,抗弯强度1282 MPa,延伸率7.5%,其中C质量分数为0.10%,O质量分数为0.21%。     

SiC粒度及粉末装载量对SiCp/Al复合材料热循环行为及力学性能的影响

选用4种不同粒度的SiC分别与平均粒度为14 μm的SiC粉末混合,混炼后得到4种不同粉末装载量(体积分数)的喂料,采用粉末注射成形方法制备成SiC坯体,再无压熔渗Al～12%Si～8%Mg合金,获得高体积分数SiCp/Al复合材料,研究SiC粉末粒度及SiCp/Al复合材料中SiC的体积分数(即注射成形喂料中SiC粉...     

注射成形制备SiCp/Al复合材料电子封装盒体的预成形坯

对碳化硅陶瓷注射喂料进行流变性能分析后得到合适的注射喂料.通过注射工艺和后续的脱脂-预烧结工艺成功制备出压渗用SiCp封装盒体的预成形坯.结果表明:SiCp装载量为65%,粘结剂成分为70%PW(石蜡)+29%HPDE(高密度聚乙烯)+1%SA(硬脂酸)的喂料在较宽的剪切速率和温度范围内均具有良好的注射性能;在合适的注射参数下可以制得完整无缺陷的注射坯;采用溶剂脱脂与热脱脂两步脱脂工艺,可以成功脱除注射坯体中的粘结剂,在1150℃进行预烧结,制备出了具有良好外观形貌、足够强度以及适中连通孔隙的预成形坯,可以满足后续加压渗铝制备SiCp/Al复合材料的封装盒体实验的要求.     

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。     

金属粉末注射成形流动充模特性

根据由金属注射成形喂料特性得出的流变本构方程和数学与物理模型,分析了金属注射成形充模流动的特性,并与塑料注射成形进行了对比。结果表明:基于连续介质模型的数值模拟方法可以应用于金属粉末注射成形流动前沿、温度场、应力场等参数的计算,从而可以预测焊缝、缩孔和裂纹等缺陷的产生条件,但连续介质模型无法预测粉末注射成形特有的两相分离和粉末密度分布不均匀的现象,造成模拟结果在某些方面往往和实际情况有较大的偏差,影响实际运用效果。因此,颗粒模型和两相流理论将是金属粉末注射成形计算机过程模拟的重要研究方向。     

3D打印用近球形Nb521合金粉末的流化制备

采用氢化脱氢(hydrogenation-dehydrogenation,HDH)工艺制备不规则形状Nb521合金粉末,结合流化技术将氢化脱氢粉末进行改性处理,改善粉末球形度及流动性,所制流化Nb521合金粉末基本满足3D打印的工艺要求.通过X射线衍射(X-ray diffraction,XRD)分析、扫描电子显微镜(...     

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%。