粉末注射成形技术及其在难熔钨合金等材料中的应用

粉末注射成形技术是将现代塑料注射成形技术引入粉末冶金领域而形成的一门近净形成形的新技术,有着巨大的发展前景。本文阐述了粉末注射成形技术及其特点,以及在难熔钨合金和硬质合金及其它材料中的应用。     

我国粉末冶金产业及技术发展的几点思考

粉末冶金技术在材料合成和零部件制备方面均具有很多优势。确切地讲,粉末冶金并不只是单一的某一种技术。美国金属粉末工业联合会穴MPIF雪将粉末冶金定义为:制造金属(或无机非金属)粉末和利用金属(或无机非金属)粉末生产大块材料和一定形状零件的方法(Theartsofproducingmetalpowdersandoftheutilizationofmetalpowdersfortheproductionofmassivematerialsandshapedobjects雪眼1演。典型的粉末冶金技术包括粉末制备和材料成形两大类,前者如雾化技术、化学还原技术、溶胶凝胶技术等;后者包括烧结技术、热等静压、粉末注射成形、激光快速成…     

钛合金在航天飞行器上的应用和发展

主要介绍了高强韧钛合金、高温钛合金、低温钛合金和铸造钛合金及钛合金的先进成形技术在航天飞行器上的应用,指出了钛合金发展现状和趋势。其中对粉末冶金技术和超塑成形/扩散连接(SPF/DB)技术做了较详细的介绍。重点介绍了美国和俄罗斯的粉末冶金技术发展现状和我国粉末钛合金技术在多种型号产品研制中的应用情况。同时指出超塑成形/扩散连接新技术为克服钛合金成形昂贵又难以加工而受到限制的问题提供了新途径。     

粉末钛合金热等静压近净成形技术及发展现状

粉末钛合金热等静压(HIP)近净成形技术作为一种理想的钛合金构件制备工艺之一,可以通过整体近净成形产品来提高材料利用率,降低钛合金产品的生产成本和生产周期,因此越来越受到武器装备等军工领域的关注。自该工艺出现以来,材料学者从原材料粉末的制备、包套设计、近净成形过程到材料的后处理都做了系统的研究,以了解该工艺的技术原理和材料性能影响因素,进而获得更高性能的产品,并进一步降低生产成本。研究表明,原材料粉末和包套设计是影响粉末钛合金近净成形产品质量和成本最重要的两个因素。球形度高、流动性好的钛合金粉末具有好的填充性和高的松装密度,能增加产品的成形精度。与此同时,作为控制粉末冶金制品中组织结构、孔洞和杂质元素的关键因素,高质量钛合金粉末的使用还可以获得力学性能更加优异的产品,但此种粉末的价格较高,增加了粉末冶金的生产成本,所以高质量、低成本钛合金粉末的制备是钛合金粉末冶金未来发展的重要方向之一。包套作为钛合金HIP近净成形技术的主要成本构成之一,合适的材料选择和结构设计既可以提高产品的成形精度又可以改善产品的表面质量,而通过计算机仿真模拟技术来设计包套和模拟近净成形过程,可以进一步提高成形精度和降低构件的研发成本,因此计算机仿真模拟是钛合金HIP近净成形未来发展的重点。通过选择合适的原材料粉末、设计合理的成形包套以及精确控制的成形过程,目前HIP近净成形获得的钛合金构件显示出与锻件相当的力学性能,而成本相对铸锻件节约了1/3以上。近年来,粉末钛合金热等静压近净成形技术在国外的航空航天等军工领域都已经得到了广泛的应用,并显现出理想的减重和降低成本的效果;国内则主要以航天领域的应用为主,而对其疲劳性能的质疑是限制其在国内航空领域广泛应用的主要原因。本文对粉末钛合金HIP近净成形技术进行了全面综述,对工艺过程中的影响因素,粉末致密化过程、力学性能及其影响因素等分别进行了阐述,同时介绍了计算机仿真模拟技术在粉末钛合金HIP近净成形技术上的应用。最后对该技术在国内外的应用情况进行了简要总结,并展望了该技术未来的发展趋势。     

粉末冶金难变形材料热静液挤压技术进展

综述了热静液挤压技术在烧结态粉末冶金难变形材料挤压成形与粉末体高致密化固结方面的研究进展。简述了热静液挤压工艺原理、工艺特点与适用范围,分析了热静液挤压润滑层形成的影响因素,介绍了热静液挤压润滑介质研制和热静液挤压技术在粉末冶金高比重钨合金、γ-TiAl基合金材料的挤压成形以及纳米晶铝合金、弥散强化铜合金、NdFeB永磁合金等金属粉末体材料的高致密化固结成形方面的应用,指出了热静液挤压工艺的技术优势与发展前景。     

粉末注射成形的成形原理与发展趋势

粉末注射成形技术是一种高效的近净成形技术,适用于生产小型的、具有复杂形状的零部件。本文综述了粉末注射成形技术的发展历程;概述了粉末注射成形原理,包括粉末和粘结剂的选择、混炼,注射成形及后续的脱脂、烧结;并介绍了粉末微注射成形技术的技术特点、注射工艺和微注射成形的应用;分析了粉末注射成形技术的局限性;展望了粉末注射成形技术的发展趋势,认为其材料体系将朝多方向发展,且应开发新的粘结剂和新的脱脂工艺以减少脱脂后在材料中的残留,开发少粘结剂、无粘结剂注射成形工艺;微粉末注射成形将朝成形数微米甚至纳米级的零部件的方向发展,防止粉末的氧化和保形是关键。     

材料的成形加工与凝固技术

从对材料成形加工技术进步的分析入手,论述了凝固技术在材料先进成形加工技术中的应用及其重要性。结合对几种凝固新技术的实例的分析指出,不论是传统材料加工过程"控形-控性（控制组织）-控制成本-控制污染"一体化新技术,还是作为新材料研制手段,凝固技术的重要性均是非常突出的。进而分析了近年来受到广泛重视的凝固过程研究的新课题及其由此可能带来的技术进步。     

粉末冶金进展及相邻学科问题

一、近二十年来粉末冶金技术发展的特点假若把粉末成形和烧结作为主要工艺的粉末冶金技术称之为传统的粉末冶金技术,那么近二十年来在粉末冶金领域发展起来的一系列新技术和新工艺的全部内容则称之为新型的粉末冶金技术。新型粉末冶金技术的发展有以下几个特点为:     

粉末冶金产业化的重要技术方向

汽车用粉末冶金零部件、粉末注射成形、温压成形、喷射成形、自蔓延高温合成、热等静压、微波烧结、放电等离子烧结是粉末冶金产业化的重要技术方向。其中温压成形技术被认为是最为经济的一种新工艺。     

粉末注射成形技术

1 项目简介 粉末注射成形是传统粉末冶金与现代塑料注射成形工艺相结合而形成的一门零部件新型成形技术,其基本工艺过程是:首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混合,经制粒后在加热状态下用注射成形机将粒状料注入模腔内冷凝成形,然后用化学或热分解的方法将成形坯中的粘结剂脱除,最后经烧结致密化得到最终产品。该技术的最大特点是可以直接制造出具有最终形状的零部件,最大限度地减少机加工量和节省原材料,而且材料适应性广,凡是可以制成粉末的金属、合金、陶瓷等均可用此技术直接     

TiAl合金精密成形技术发展现状及展望

TiAl合金是一种优异的轻质耐高温结构材料,在航空、航天、汽车、兵器等热端部件制造领域具有广阔的应用和发展前景,但其较低的室温塑性、韧性和较差的冷/热加工性能,限制了其工程化的进程.为挖掘TiAl合金的应用潜力,国内外研究机构和企业从材料设计、组织性能调控到成形工艺等方面开展了卓有成效的研究.总结了近年来国内外在TiA...     

Cu粉末电磁脉冲压实试验研究

采用平板电磁成形工艺对铜粉末进行了压实试验研究．分析了放电电压、粉末体径高比、驱动片、压实次数和压实方向等因素对压实坯致密度的影响．结果表明：随放电电压和粉末体径高比增加,压实坯致密度增大;单向加载时,沿着加载方向存在密度梯度,并且压实坯底部轴心处的密度最低;厚度适宜的驱动片有益于提高压实坯体致密度．当设备放电能量有限时,重复压实和双向压实方法是获得致密均匀、高密度粉末制品的有效途径．     

电磁场作用下的粉末成形固结技术研究进展

外加电场或磁场作用下粉末成形固结技术是快速制备高性能材料的新途径。应用前景广阔。重点综述了外加电场作用下放电等离子烧结技术和外加磁场作用下动磁压制技术的原理、特点及应用情况。并展望了今后粉末成形固结技术的研究方向。     

喷射成形技术及其在钢铁材料上的应用

喷射成形是近年来发展非常迅速的一种近终成形先进冶金工艺技术。与传统铸造工艺及粉末冶金工艺相比,喷射成形设备、工艺简单,能生产偏析小、晶粒细、致密度高的材料。喷射成形技术在铝基合金、铁基合金、高温合金、铜合金及复合材料等方面都得到了广泛的应用。主要介绍该技术的原理及其在钢铁材料方面的应用情况,并讨论了它在钢铁领域的发展趋势,指出喷射成形工艺是一种有望替代粉末冶金工艺生产高合金钢材及一些特殊钢材的崭新工艺。     

结构材料喷射成形技术与雾化沉积高温合金

喷射成形是利用快速凝固方法直接制备金属材料坯料或半成品的先进材料制造技术 ,喷射沉积高温结构材料的冶金性能好、生产效率高、成本低 ,因而在近几年得到了迅速发展 .本项研究的主要目的是要通过喷射成形工艺参数的调整、最大限度地直接减少喷射成形坯中的孔隙度 ,进而得到优质坯料 .利用优化的雾化喷射沉积技术制备了多种高温合金沉积坯 ,沉积坯整体致密、晶粒细小、组织均匀、无宏观偏析、含气量低、力学性能提高 .还简要地比较了喷射成形高温合金与用常规铸锭冶金工艺和粉末冶金工艺制备高温合金的异同 ;总结了航空材料研究院喷射成形高温材料近年来的研究状况 ,包括专用高温材料喷射成形装置和技术及其应用 .     

磁场在金属材料制备成形中的应用

讨论了稳恒磁场、变化磁场对金属凝固组织、基体中合金元素的固溶度以及Al-Cu合金热裂的影响,介绍了动磁压制技术的原理、特点及应用情况,磁场在提高NdFeB永磁体的磁性能和在粉末固相、液相烧结致密化中的应用,并展望了磁场在金属凝固和粉末冶金中未来的研究和应用发展前景.     

芦苇秆粉末高密度材料无胶温压成形与表征

为寻求高质清洁利用农林木质剩余物的新途径,运用响应面实验设计与分析方法对芦苇秆粉末实施无胶温压成形,制备高密度木质材料,用三维立体数码显微镜、扫描电子显微镜、傅里叶红外光谱、核磁共振光谱、热重分析和热解析-气相色谱/质谱联用分析技术对试件的微观结构、物相、纤维素结晶度、热脱附挥发物进行研究。结果表明,芦苇秆粉末粒度对试件性能的影响不明显;芦苇秆粉末在压力、温度、时间的复合作用下,木质素发生软化与流展,纤维素的结晶度得以提高,粉末颗粒间发生化学反应并产生化学链接;芦苇秆粉末的最优无胶温压工艺条件:成形压力为70 MPa,成形温度为160℃,保温保压时间为30 min;在最优工艺条件下制备的木质材料塑化明显,质硬而耐磨,具有韧性断裂特征,且在40、60、90、160℃环境温度下的挥发物中,有益、有害成分的种类和芦苇杆原粉相当,但有益成分的总含量远高于原粉,表明温压成形工艺具有环境友好性,无胶温压成形可以获得高品质人工木质材料。     

Spray forming

Spray forming is a relatively new manufacturing process for near net shape preforms in a wide variety of alloys. Spray formed materials have a characteristic equiaxed microstructure with small grain sizes, low levels of solute partitioning, and inhibited coarsening of secondary phases. After consolidation to full density, spray formed materials have consistently shown properties superior to conventionally cast materials, and comparable to powder metallurgy equivalents. The reduction of processing steps for spray forming in comparison with powder metallurgy and conventional cast/forge routes offers potential economic advantages. However, serious economic barriers to the widespread commercialisation of spray forming remain. These include the high cost of inert gases for atomization, significant losses from overspray, bounce-off and machining, poor process reproducibility and problems of implementing robust on-line control for metallurgical quality. Extensive model experiments with process monitoring and numerical simulation have been used to understand the underlying process physics and the development of preform shape and microstructure in an effort to enable full process control and so reduce losses. However, despite considerable progress, the cost of spray forming has not yet reduced significantly to compete broadly with existing technologies.     

NET SHAPE MANUFACTURING - THE UTILITY OF POWDER METALLURGY PROCESSING

Powder metallurgy is a source of new and viable near or net shape manufacturing processes, with compelling economic and technical advantages over conventional ingot metallurgy practice. Selected commercial methods are considered, namely pressing and sintering, injection molding, powder preform working and direct powder consolidation. Particular attention is directed to the prevailing state of stress, temperature and time in each mode, since these dictate densification mechanism(s), and hence microstructure and properties.     

Control of microstructure and component shape in rapidly solidified/powder metallurgy titanium alloys

Extensive use of titanium rapidly solidified/powder metallurgy (RS/PM) components requires not only careful control of the microstructure for optimum mechanical properties but also cost-effective processing. A new direct reduction process for production of titanium alloy powder will be presented. Control of the microstructure in conventional alloys such as Ti-6Al-4V and in non-conventional dispersion strengthened terminal and intermetallic alloys will be discussed. It will be shown that RS/PM processing allows production of a fine grain size and useful dispersions of rare earth and metalloid phases; phases which normally form as gross undesirable particles. The use of hydrogen as a temporary alloying element, thermochemical processing, will be discussed and it will be demonstrated how this treatment can lead to refined microstructures with enhanced mechanical behaviour. Cost-effective processing using near-net shape techniques such as the ceramic mold process, rapid omnidirectional compaction (ROC), and the use of RS/PM preforms for subsequent isothermal forging will be presented. Microstructural control and shape-making used in unison should lead to increased use of titanium components in advanced aerospace systems. work done as a consultant to Metcut-Materials Research Group