凝胶注模制备的铝铜坯体脱脂过程及动力学

通过凝胶注模工艺,采用非水基凝胶体系,成功地制备铝铜坯体.通过扫描电镜观察脱脂前聚合物完全包裹粉末颗粒,脱脂后金属坯体中聚合物完全脱除.通过反应机理得出聚合物三维网络结构的化学式.采用热分析手段、热重和红外连用系统分析金属坯体的脱脂过程,根据Coats-Redfern方法对非等温热失重率曲线的数据进行动力学研究,建立动力学方程.在不同的升温速率下聚合物脱脂反应级数为1,活化能在79.86-108.63 k J·mol-1范围内,指前因子反应指数在106-107min-1,活化能的结果表明反应对温度和动力学比较敏感.脱脂主要分为两个阶段,在240-350℃主要是聚合物链段的分解,在350-470℃主要是聚合物网状结构的解聚和解交联反应,同时脱脂阶段主要产生CO₂、CO、NO₂和H₂O挥发性气体.      

440C不锈钢金属注射成形工艺研究

本文探索了440C不锈钢的注射成形工艺,对脱脂、烧结等关键工艺进行了研究,分析了烧结温度对变形的影响.结果表明:采用两步脱脂法可得到无缺陷的脱脂坯;严格控制烧结温度是获得无变形烧结样的关键.合适的440C不锈钢注射成形工艺为:用二氯甲烷溶剂,在37℃脱除坯体中可溶性粘结剂组元,在升温速率为2.0℃/min、最高脱脂温度950℃、保温时间为1h和Ar脱脂气氛条件下脱除坯体中剩余粘结剂;当烧结温度为1 270℃,保温时间为60min时,440C不锈钢样品热处理后的性能为:密度7.24 g/cm3,硬度为50 HRC.     

脱脂与烧结工艺对WC-6Co-1TaC硬质合金显微结构与性能的影响

采用“溶剂脱脂+烧结”方法制备WC-6Co-1TaC硬质合金;研究了在同一烧结工艺下不同溶剂脱脂率对合金显微结构与性能的影响;以及在相同或相近的溶剂脱脂率下不同烧结工艺对合金显微结构与性能的影响;实验结果表明:高的溶剂脱脂率有利于获得更高性能的合金,溶剂脱脂率为41%的脱脂坯经烧结工艺A后较脱脂率为38%的试样抗弯强度提高16%,渗碳程度减轻,孔隙减小;烧结时在低温热脱脂阶段延长保温时间有利于残余粘结剂的排除和高温阶段通过进一步延长抽真空时间净化炉内气氛可以减轻渗碳程度从而提高合金性能。溶剂脱脂率为41%经烧结工艺B后制备的合金较经烧结工艺A制备的合金强度提高17%,达1684 MPa。     

脱脂工艺对注射成形钼合金碳含量的影响

采用粉末注射成形技术制备钼合金坯体,研究溶剂脱脂和热脱脂工艺对注射坯中碳含量的影响.结果表明,溶剂脱脂率随温度升高而增大,随坯体厚度增加而减小;热脱脂坯的碳含量和热脱脂的升温速率、坯体厚度和保温工艺密切相关.随升温速率加快,或坯体尺寸增大,热脱脂后坯体的碳含量增多;在400～550℃保温1h,碳含量急剧降低;采用多步保温能较大程度地降低热脱脂坯的碳含量,最低降至0.059％.脱脂坯中一部分热分解碳以游离态形式存在,另一部分热分解碳和钼颗粒发生反应生成钼的碳化物.     

YG8硬质合金注射成形脱脂工艺的研究

采用传统蜡基粘结剂和（油＋蜡）基改进粘结剂两种粘结剂，对粒度为1．97μm的WC-8Co混合粉末注射成形，研究了两种喂料的热脱脂、溶剂脱脂＋热脱脂工艺，确定了热脱脂、溶剂脱脂十热脱脂的优化工艺曲线。从脱脂速度和脱脂时间、脱脂缺陷和脱脂工艺控制的难易程度等方面比较了两种粘结剂的热脱脂和溶剂脱脂效果。研究了热脱脂温度、时间不同脱脂方式以及粘结剂组成对脱脂坯碳含量的影响。结果表明，以氢气为脱脂气氛，在450℃以下进行热脱脂可以将有机聚合物完全脱除而且不产生脱碳，溶剂脱脂后再进行热脱脂更有利于控碳和减少脱脂缺陷，而且大大缩短脱脂时间。（油＋蜡）基改进粘结剂在热脱脂和溶剂脱脂时具有更好的脱脂特性。     

YG8硬质合金注射成形脱脂工艺的研究

采用传统蜡基和(油+蜡)基改进型两种粘结剂,对粒度为1.97μm的WC-8Co混合粉末注射成形,研究了两种喂料的热脱脂、溶剂脱脂+热脱脂工艺,确定了热脱脂、溶剂脱脂+热脱脂的优化工艺路线。从脱脂速度和脱脂时间、脱脂缺陷和脱脂工艺控制的难易程度等方面比较了两种粘结剂的热脱脂和溶剂脱脂效果。研究了热脱脂温度、时间、不同脱脂方式以及粘结剂组成对脱脂坯碳含量的影响。结果表明,以氢气为脱脂气氛,在450℃以下进行热脱脂可以将有机聚合物完全脱除而且不产生脱碳,溶剂脱脂后再进行热脱脂更有利于控碳和减少脱脂缺陷,而且大大缩短脱脂时间。(油+蜡)基改进型粘结剂在热脱脂和溶剂脱脂时具有更好的脱脂特性。     

Sm(Co,Cu,Fe,Zr)z永磁体注射成形坯溶剂脱脂工艺的研究

本文对Sm(Co0.721Cu0.08Fe0.174Zr0.025)7.5注射成形坯进行了溶剂脱脂实验,通过溶剂、温度、装载量和生坯厚度对脱脂速率的影响,分析了注射坯的溶剂脱脂工艺过程.结果表明在溶剂中添加植物油能有效地抑制脱脂过程中注射坯开裂,并且粘结剂的脱除率可达70%以上;溶剂脱脂的初期主要受扩散反应控制、随着脱脂温度升高和装载量降低,脱脂速率增加,脱脂的后期溶解成为脱脂的主要控制性环节,温度和装载量对脱脂速率的影响与起始阶段相反;注射坯越厚,粘结剂的脱除率越低.     

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....     

聚乙烯醇在镍铁氧体压坯中的脱脂行为

使用TGA、DSC等分析手段对聚乙烯醇(PVA)在NiFe2O4粉末压坯中的脱脂行为进行了实验研究,以期进一步揭露PVA热脱脂反应对NiFe2O4粉末压坯机械强度的影响。实验时,先用含1%PVA的NiFe2O4粉末及不含PVA的NiFe2O4粉末进行同轴压制,再将制得的压坯于空气中脱脂,并用径向受压实验测试压坯强度。试验表明在PVA脱脂过程中,其脱脂行为及粉末压坯强度随温度的升高呈明显的阶段性变化,粉末压坯的强度随粘结剂PVA的脱除逐渐降低。     

WC-10Co-1TaC硬质合金异形刀片注射成形与合金性能的研究

采用粉末注射成形工艺制备了合金成分为WC-10Co-1TaC的硬质合金抗弯试样和可转位异形刀片。采用电子扫描显微镜、光学显微镜、万能电子力学试验机、钴磁测量仪等对样品的形貌、组织以及力学性能进行研究分析。研究结果表明:采用溶剂脱脂+热脱脂的脱脂方式,可以很好地控制脱脂过程产生的开裂、变形;理想的溶剂脱脂温度为40℃,溶剂体积与样品体积比为7∶1,脱脂时间为6h,脱脂率为50%;理想的热脱脂工艺为:以2℃/min的升温速率从室温升到420℃并保温45min。烧结样品的抗弯强度为2200MPa,硬度(HV30)为1350MPa,矫顽磁力(Hc)为10.7kA/m,钴磁(Com)为9.4,达到制品的性能要求。     

MIM热脱脂初始阶段行为研究

采用PW-EVA-HDPE-SA粘结剂,研究了MIM不锈钢热脱脂初始阶段的脱脂行为。生坯与脱脂样的SEM照片对比研究,发现:随着脱脂的进行,试样中的小颗粒金属球随着粘结剂的流动向试样外表面流动,造成脱脂样表面小球聚集;只要脱除4％左右的粘结剂,试样中就会形成初始孔隙。在热脱脂初始阶段,由于粘结剂在不同的曲率半径处蒸气压不同,生坯表面小球之间粘结剂能较快地脱出,而大球之间的粘结剂脱除较慢。     

注射成形钨合金用新型粘结剂的研究

针对形状异常复杂的大钨环和大直径(≥20．00mm)的钨棒在注射成形中存在的问题。综合利用了蜡基粘结剂与油基粘结剂的优点，研究制备一种多组元油 蜡塑料体系改性粘结剂OP3010。研究对比了该种粘结剂与传统蜡基粘结剂和油基粘结剂对注射料流变性、热性能及注射坯脱脂的影响。由此种新型粘结剂组成的注射料具有流变性好、注射工艺稳定、注射压坯强度高、注射温度范围宽、易于脱模等特点，可以成功制备无缺陷的大钨环、大钨棒弹芯材料的注射坯。该粘结剂在溶剂脱脂时脱除速度快，粘结剂脱除量大，可达74％左右。而且脱脂后的毛坯强度高、不变形。可成功实现大钨棒和钨环的脱脂，并制备综合力学性能高的散弹和弹芯材料。     

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%。     

Effect of residual carbon on the sintering process of M2 high speed steel parts obtained by a modified metal injection molding process

In this article, we present the evolution of the microstructure during sintering of M2 high speed steel (HSS) parts obtained by a modified powder injection molding (PIM) process, which uses a new binder system based on a thermosetting resin. The most important characteristics of this process is that molding is carried out at room temperature by pouring the slurry (resin and tool steel previously mixed) directly into the mold. The mold is then heated to the curing temperature of the resin. The best mixture of polymer and steel powders was 60 pct volume of metal powder. The resin was removed by thermal debinding. The sintering process was carried out under vacuum atmosphere. We tested different debinding temperatures in order to retain residual carbon in the samples coming from the thermal degradation of the polymer. The best results were obtained at low debinding temperature (300 °C). In this case, residual carbon had a beneficial effect, extending the sintering temperature range by 100 deg, making it possible to reach very high density at temperatures as low as 1100 °C. The mechanism of this densification seems to be via supersolidus liquid phase (SPLS). The microstructural study of sintered parts revealed a homogeneous distribution of carbides that change their morphology with increasing temperature. Besides spherical M₆C carbides, which appear in all the temperature ranges studied, a new rodlike M₂C carbide appears.     

Metal injection moulding of bronze using thermoplastic binder based on HDPE

Abstract

In the present work, the injection moulding process of a Cu–10Sn bronze has been studied. Different formulations of binders based on high density polyethylene, paraffin wax and polyethylene glycol have been used. The optimisation of the metallic load is based on torque measurements and rheological studies. The optimum powder loading was 60 vol.-%. The moulding parameters are selected to obtain homogeneous specimens with three different geometries and without distortions. The green parts have an adequate strength for handling. The organic binder was eliminated by thermal debinding under N₂/10%H₂ atmosphere. The debinding process has been designed by means of thermogravimetrical analysis of binder and feedstock and considering the maximum heating rates at which the samples do not present cracks. The specimens were sintered at temperatures between 875 and 950°C in the same reducing atmosphere.