硬质合金增塑粉末螺杆挤压成形

探讨了用于硬质合金粉末螺杆挤压成形技术的新粘结剂制备及挤压棒的组织形貌。新粘结剂由几种低分子量组元与1种热塑性弹性体高分子组元构成。采用溶剂溶解与加热熔融相结合的办法制备粘结剂。室温下，用合适的剪切力搅拌，能很快将粘结剂与YG8粉末混合均匀，制得组成均一的料浆式挤压用喂料。用扫描电子显微镜观察了挤压毛坯的微观组织及脱脂试样的组织结构与缺陷。用热重(TG)与微分热重(DTG)方法研究了热脱脂机理与动力学，发现了三维扩散控制热脱脂的速率。在脱脂的第1阶段，低分子量组元被脱除掉，挤压毛坯内形成了连通毛细孔。在脱脂的第2阶段，剩下的高分子量组元被完全脱除；第2阶段的热脱脂能以较快的升温速率进行。制备出了φ20mm的硬质合金挤压棒。     

大厚度钨基合金正挤压棒坯的溶剂脱脂特性

为了实现厚度达15 mm钨基合金正挤压棒坯的无缺陷脱脂,对大厚度正挤压棒坯的溶剂脱脂行为和机理以及大厚度棒坯溶剂脱脂过程的优化方法和效果进行研究。结果表明:大厚度棒坯的溶剂脱脂对温度非常敏感,极易产生脱脂缺陷;棒坯厚度增大,粘结剂脱除速率降低,产生缺陷的几率增大,d 12 mm和d 15 mm棒坯的适宜溶剂脱脂工艺为(30℃,12 h);d 15 mm棒坯在30℃下脱脂6 h,脱脂量不足30%,且随着脱脂时间的进一步延长,脱脂速率显著下降;大厚度棒坯的溶剂脱脂受扩散控制,棒坯越厚,扩散路径越长,棒坯脱脂速率越小;采用短周期多次浸溶剂方法来优化脱脂过程,实现了正挤压棒坯的无缺陷脱脂,且d 12 mm和d 15 mm棒坯的脱脂量分别可高达55%和45%以上。     

增塑粉末挤压成形新技术

以硬质合金材质体系为对象，针对目前主要的一类挤压成形设备－真空螺杆挤压机，开发出了一种增塑粉末挤压成形新技术。从理论上系统分析了成形过程的物理本质及粘结剂非等温脱脂机理与动力学，并推导出了一系列流变学材料函数。理论分析与实验相结合，开发出了一种多组元新粘剂设计与制备技术，优化了挤压工艺参数，制备了直径20mm的硬质合金挤压棒。     

硬质合金挤压成形喂料热脱脂特性

开发出了适用于硬质合金挤压成形的成形剂及相应的热脱脂技术，通过优化配方设计与制备方式及工艺条件，制得了性能优良，分布均匀的成表剂。研究了成形剂及喂料的热脱脂工艺与机遇，发现热脱脂可分为低温区与高温区2个阶段，其脱脂机理均为热扩散，但2阶段热脱脂反应活化能不同；无论是成形剂还是喂料，其它组元的加入起了催化剂的作用，能有产地降低热脱脂反应活化能。     

注射成形Kovar合金脱脂工艺的研究

采用蜡基多聚物为粘结剂体系,研究了注射成形Kovar合金的脱脂工艺.以喂料的热分析结果为指导,制定出合理的热脱脂工艺,对于6 mm× 6 mm× 50 mm的注射坯,总共热脱脂时间约为18 h.采用三氯乙烯为有机溶剂,研究了注射坯的溶剂脱脂工艺,在脱脂温度为40℃,溶剂脱脂6 h后,粘结剂的脱除率可达54%.利用注射成形工艺可以制备出热膨胀系数为(4.5～6.0)×10-6K-1(25～450℃),气密性小于1.2×10-9Pa·m3·s-1的封装盒体.     

硬质合金注射成形脱脂工艺与碳含量控制

将传统蜡基粘结剂和油＋蜡改进粘结剂体系分别与粒度为1．97μm的WC-8Co硬质合金粉末混合采用注射成形法制备了全致密高强度的硬质合金。研究了注射坯在Hz中的热脱脂工艺和溶剂脱脂与其后补充热脱脂工艺，和不同脱脂工艺对脱脂坯碳含量的影响。结果表明：油＋蜡改进粘结剂体系具有更好的热脱脂和溶剂脱脂行为。通过工艺优化和碳含量控制，在真空气氛下1400℃烧结80min制备出高抗弯强度的全致密硬质合金烧结制品。     

新成形剂流变性能及其热脱脂特性

对新开发的几种硬质合金挤压成形剂的流变性能与脱脂行为进行了深入的研究,发现成形剂的设计及混炼决定其流变性能与脱脂行为,合理地选择成形剂的组成及配比是挤压成形新工艺技术的关键。实验条件下测得成形剂组织均匀,粘流活化能在８０～１１５ｋＪ／ｍｏｌ之间,粘度对温度的依赖性较小;在热脱脂时,成形剂脱除速率较均匀,便于工艺制定与控制     

Fe-Ni-Cu-C合金粗粉注射成形的溶剂-热二步脱脂工艺

对平均粒度为60μm的Fe-Ni-Cu-C合金粗粉进行了注射成形,重点研究了溶剂-热二步脱脂工艺.选用了三氯甲烷、乙醇和花生油混合溶剂体系来进行溶剂脱脂,以粘结剂的差热分析为指导,制定了合适的后续热脱脂工艺.结果表明:利用溶剂脱脂可以除去粘结剂中78%左右的石蜡,缩短了热脱脂时间,热脱脂的升温速率对脱脂坯质量影响显著.     

铌合金注射成形脱脂工艺研究

设计了一种适合于铌合金注射成形的低残碳粘结剂体系,为68％PW-5％LDPE-22％PMMA-5％SA（质量分数）,并研究其脱脂工艺。结果表明：脱脂时间、温度及样品厚度对溶剂脱脂率影响显著。采用三氯乙烯为溶剂,在脱脂温度为40℃,溶剂脱脂6h,即可使粘结剂脱除率达到52．8％,使后继热脱脂时间缩短至7．5h。以粘结剂的DSC差热分析结果为指导,可快速制定合理的热脱脂工艺,在真空热脱脂气氛条件下可使脱脂坯残余碳、氧含量得到有效控制,分别为0．18％．0．25％．     

工艺参数对静液挤压2024铝合金纳变晶组织性能的影响

实验研究了以快速凝固和机械合金化复合工艺制备的２０２４铝合金纳米晶粉末为原料,采用热静液挤压工艺在不同挤压工艺条件下固结成形的挤压态材料的显微组织与力学性能,探讨了作为主要工艺参数的挤压温度和挤压比对材料组织性能的影响规律及其原因。在此基础上,进一步确定了２０２４铝合金纳米粉末热静液挤压固结成形时的挤压温度与挤压比的合理取值范围。     

Fabrication of 93W–Ni–Fe alloy large-diameter rods by powder extrusion molding

A powder extrusion molding (PEM) process has been used for the manufacturing of tungsten heavy alloy rods with large length to diameter ratio. An improved wax-based multi-component binder was developed for PEM of 93W–Ni–Fe alloy. The miscibility of its components and the characteristics of the binder were evaluated and good thermal–physical properties were obtained. Also, the feedstock rheological properties, extrusion molding and debinding process were studied. The feedstock exhibited a pseudo-plastic flow behavior. The large length to diameter ratio rods, with diameters up to 36 mm were extruded at 65 °C by optimizing the extrusion process. A two-step debinding process was employed to remove the binder in the extruded rods. Solvent debinding was carried out in n-heptane at 45 °C to extract the soluble components. A process of repeated short time immersion and drying of the extruded rods (called short-period solvent debinding) was developed and using this novel technique the binder removed was raised from 45% to 60%. SEM analyses indicated that a large volume of pores was formed in debound rods, but had not created interpenetrating pore channels yet. The rest of the binder could be thermally extracted at a high heating rate without defects.     

LOW TEMPERATURE THERMAL DEBINDING BEHAVIOR OF WAX-BASED MULTI-COMPONENT BINDER FOR TUNGSTEN HEAVY ALLOY

１ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＰｏｗｄｅｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｕｌｄｉｎｇ（ＰＩＭ）ｉｓａｎｅｗｐｒｏｃｅｓｓｆｏｒｍａｎｕｆａｃｔｕｒｉｎｇｎｅａｒｎｅｔｓｈａｐｅｐａｒｔｓｗｉｔｈａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｆｌｏｗｃｏｓｔ,ｈｉｇｈｐｅｒｆｏｒｍａｎｃ...     

硬质合金注射成形脱脂过程中的碳含量控制

研究了不同脱脂气氛 (不同比例N2 与H2 的混合气体 )和脱脂方法 (热脱脂、溶剂脱脂 热脱脂、冷凝蒸汽脱脂 热脱脂 )对PIM硬质合金脱脂坯及合金碳含量的影响。结果表明 :N2 热脱脂粘结剂容易以炭黑的形式残留在脱脂坯中 ,造成合金增碳 ;H2 热脱脂导致合金脱碳 ;75 %N2 2 5 %H2 (体积分数 )混合气体热脱脂既能有效地脱除粘结剂 ,又能保证合金碳含量相对稳定 ;溶剂脱脂和冷凝溶剂脱脂能显著缩短脱脂时间 ,而且由于高温保持时间短 ,在后续热脱脂过程中采用H2 作保护气也可获得满意的碳含量 ,说明该方法对工艺条件的适应性强。通过调整热脱脂高温保持时间 ,可在一定范围内对脱脂坯的碳含量进行调整 ,说明过程的可调控性好。与溶剂脱脂相比 ,冷凝蒸气脱脂粘结剂脱除率更高 ,脱脂坯有较高的强度 ,有效地防止了脱脂坯软化变形的现象。     

Novel PEG-based binder system and its debinding properties for MIM

1　ＩＮＴＲＯＤＵＣＴＩＯＮＭｅｔａｌｐｏｗｄｅｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇ (ＭＩＭ )ｉｓａｎｅ ｍｅｒｇｉｎｇａｄｖａｎｃｅｄｎｅｔ ｓｈａｐｉｎｇｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ ,ｗｈｉｃｈｏｆ ｆｅｒｓｉｍｐｏｒｔａｎｔａｄｖａｎｔａｇｅｓｏｖｅｒｔｈｅｃｏｎｖｅｎｔｉｏｎａｌｐｏｗ ｄｅｒｍｅｔａｌｌｕｒｇｙ .Ｔｈｉｓｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｈａｓａｔｔｒａｃｔｅｄｍｏｒｅａｎｄｍｏｒｅａｔｔｅｎｔｉｏｎａｎｄｕｎｄｅｒｇｏｎｅｒａｐｉｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｉｎｔｈｅｒｅｃｅｎｔｙｅａｒｓ[1～ 4 ] .…     

AZ91D镁合金棒材挤压过程的数值模拟研究

通过Gleeble-1500D热模拟机获得AZ91D镁合金的应力应变曲线。采用刚塑性有限元法对AZ91D镁合金棒材挤压过程进行热力耦合数值模拟,分析了变形温度与挤出速度对挤压力和等效应变变化情况的影响。模拟的结果表明：在25∶1的挤压比下AZ91D镁合金的挤压温度为400℃,挤出速度为12.5 mm/s。     

催化脱脂型粘结剂组分的相容性

对催化脱脂型粘结剂组分的相容性进行研究,对催化脱脂型粘结剂组元的溶解度参数进行热力学计算,采用DSC和扫描电镜分别对粘结剂进行热分析和端口形貌观察来表征粘结剂组元的相容性。结果表明:粘结剂主要组元聚醋酸乙烯(EVA)分别与聚甲醛(POM)和高密度聚乙烯(HDPE)均具有较好的相容性;m(POM)/m(HDPE)/m(EVA)为75/5/1时表现出良好的工艺相容性;设计了以75POM-5HDPE-1EVA(质量分数)为主要组元,同时添加一定量改性剂(石蜡(PW)、邻苯二甲酸二辛醋(DOP)和硬酯酸锌(ZS))的催化脱脂型粘结剂,该粘结剂与93W-Ni-Fe复合粉经混炼制得了均一、稳定的喂料。