金属粉末的非水基凝胶注模成形

凝胶注模成形工艺具有适用于多种粉末的复杂形状成形,成形坯体组分均匀、密度均匀、缺陷少、强度高,不需专门的脱脂工序,模具成本低廉等独特优势。对凝胶注模成形工艺及原理进行了简介;结合适合于金属粉末的新型非水基凝胶注模体系的研发工作,介绍了以多种金属及合金粉末为原料,采用该方法制备金属粉末材料和制品的应用实例。     

316L不锈钢粉末的凝胶注模成形

本文对316L不锈钢粉的凝胶注模成形工艺进行了研究,分析了影响浆料流变性和凝胶化时间的因素,以及单体含量对固化胶体性状的影响.结果表明:加入聚丙烯酰胺作为分散剂可以显著降低浆料的黏度,使不锈钢粉体的固相体积分数达到54%,满足注凝成形的要求;单体的浓度对固化胶体的性质有很大的影响;引发剂和催化剂的加入量越大,聚合诱导期越短.在最佳形成工艺条件下,凝胶注模成形出的不锈钢坯体性能优良,组织均匀,生坯的抗弯强度可达38MPa,烧结体的相对密度达95%,屈服强度可达160MPa,并可成形出形状复杂的较大尺寸的不锈钢坯体.     

非水基凝胶注模成形制备Mo/Cu合金

以球形铜粉和等离子球化钼粉为原料,采用非水基凝胶注模体系制备Mo/Cu合金.研究分散剂用量和固相体积分数对浆料黏度的影响,并对凝胶生坯的干燥、脱脂和烧结进行分析.结果表明:浆料黏度随着分散剂用量的增加先减小后增大,随着固相体积分数的升高而增大.采用丙酮作为液体干燥介质,6 h即可完全脱除凝胶坯体中的残留溶剂.烧结体的致密度随着烧结温度和烧结时间的升高而增大.      

铁基粉末凝胶注模成形工艺的研究

本文对凝胶注模成形工艺应用于铁基粉末冶金进行了研究。着重研究了凝胶注模成形工艺中分散剂、固相体积分数对浆料流变性的影响,采用该工艺对铁粉进行了成形与烧结。结果表明,加入分散剂可以使浆料黏度降低,有利于成形为复杂形状;随着固相体积分数的增加,浆料的黏度增加。采用合适的工艺参数,制备了相对密度为90%,抗弯强度为517 MPa,抗拉强度为280 MPa的复杂形状的铁基粉末冶金零件。     

水磨泥合金粉的凝胶注模成形工艺研究

将刀具生产过程中产生的水磨泥钢粉分离、净化,通过添加适量合金元素配成水磨泥合金粉。采用甲基丙烯酸羟乙酯作单体、三缩四乙二醇双丙稀酸酯作交联剂,用凝胶注模成形方法将水磨泥合金粉成形,经脱模、干燥和1 400℃、2 h烧结后得到烧结坯,烧结坯组织由珠光体、碳化物和微孔洞组成。烧结坯经1 050℃淬火、180℃回火热处理,硬度为50HRC。经浓度5%氯化钠水溶液3 h盐雾测试,热处理后的烧结坯的腐蚀程度远低于未热处理的烧结坯,表明水磨泥合金粉烧结坯经淬火、低温回火后具有良好的耐蚀性能。     

金属粉末凝胶注模成形技术的研究现状及应用前景

凝胶注模成形是一种适用于复杂形状、大尺寸部件的近净尺寸成形技术,因其设备简单、成形坯体密度均匀、强度高、不需专门的脱脂工序等突出优点而受到广泛关注。目前国内对该技术的研究多集中在精密陶瓷部件的近净成形上。本文简要介绍了国外金属粉末凝胶注模成形技术的研究现状及本文作者将该技术应用于成形复杂形状铁基粉末冶金零件上的研究进展,并对金属粉末凝胶注模成形技术的主要技术难点、对策以及广阔的应用前景进行了分析与展望。     

醇-水基料浆凝胶注模成形制备氧化铝多孔陶瓷

以氧化铝粉为原料,乙醇–水为溶剂,采用凝胶注模成形工艺制备氧化铝多孔陶瓷,并研究溶剂中醇、水体积比对多孔陶瓷坯体和烧结体的收缩率、孔隙度、微观形貌及性能的影响。结果表明:多孔陶瓷的孔隙由溶剂挥发形成的"溶剂孔"和高聚物分解形成的"高聚物孔"两部分组成,孔隙呈三维贯通孔结构。当醇、水体积比由3:7增加至9:1时,制品线收缩率与抗弯强度逐渐减小,孔隙度和气体渗透通量逐渐增加。当醇、水体积比为7:3时,所制备的陶瓷具有优良的综合性能:孔隙率为76.91%,孔隙分布均匀,抗弯强度为13.08 MPa,气体渗透通量达到135.6 m3/(m2·h·kPa)。     

铝基材料的凝胶注模成形

采用新开发的有机黏结剂体系,成功地将凝胶注模成形工艺应用于铝基粉末制品.制成了成形坯体密度和强度较高,收缩率较小,形状较为复杂的零件坯体.通过在原材料粉末中添加1%(质量分数)的镁粉,并在露点-40℃的氮气气氛下烧结,成功制备了铝基烧结零件.由于有少量AIN的生成使烧结铝基材料得到强化,抗弯强度达到325 MPa.     

非水基凝胶方法制备高质量纯铜粉末凝胶坯体

本文采用非水基凝胶注模方法制备纯铜粉末坯体并对其抗弯性能进行了测定,探究了凝胶高分子三维网络结构及其对铜粉颗粒的包覆,最终得到所需复杂形状的坯体。坯体的抗弯强度取决于包覆铜颗粒的三维网络高分子聚合物强度,当交联剂和单体的比例为0.1时,坯体的抗弯强度有最优值,通过三点抗弯试验,测得坯体抗弯强度最大可达19.61MPa,已达到机械加工的强度。     

高碳钢凝胶注模成形工艺

对高碳钢(碳的质量分数为1%)的凝胶注模成形工艺进行了研究.采用该工艺制得质量分数为89%的注模性能良好的料浆,并用此料浆制备出复杂形状的高碳钢制品.研究了烧结气氛对碳含量的影响.结果表明:真空气氛烧结可以得到理想的含碳量;在分解氨气氛垫付石墨1200℃对坯体进行烧结,可得相对密度91%,抗弯强度400MPa,抗拉强度410MPa,组织均匀且形状复杂的高碳钢制品.     

工艺参数对凝胶注模成型不锈钢坯体强度和烧结密度的影响

为了制备高坯体强度和烧结密度的凝胶注模成型不锈钢制件,研究了凝胶注模工艺参数包括预混液单体含量和单体/交联剂比例、浆料固相含量及引发剂加入量等对坯体抗弯强度及烧结体密度的影响规律.结果表明,对于316L不锈钢的凝胶注模成型,可同时获得较好的坯体强度和烧结密度的工艺条件为:预混液单体质量分数18%~22%,单体/交联剂比例90∶1~240∶1;浆料固相体积分数52%~55%;引发剂用量约为单体质量的0.8%~1.4%.最终获得坯体强度高于30.0MPa、烧结密度高于97%的复杂形状烧结不锈钢零件,其烧结体力学性能略低于粉末注射成型时的性能,但远高于美国MPIF标准.     

凝胶注模成形制备铜锡多孔材料的研究

采用非水基凝胶注模工艺,对铜锡复合粉体进行了成形与烧结的研究。非水基凝胶注模的单体为甲基丙烯酸-2-羟基乙酯,溶剂为1,2-丙二醇,交联剂为二乙二醇丙烯酸酯,引发剂催化剂为过氧化苯甲酰-N,N-二甲基苯胺,分散剂采用聚乙烯比咯烷酮。制备出不同固相含量的悬浮液,经过凝胶成形与烧结,得到铜锡烧结多孔材料。探讨了坯体的性能、烧结过程中的收缩率、孔隙率、显微结构和力学性能。结果表明:经过脱模干燥后的坯体抗弯强度最大能达到12.76 MPa,坯体中的金属粉末颗粒均匀分散在有机三维骨架中,对于烧结多孔材料,随着固相含量的增加,烧结体密度增大,烧结收缩率降低,抗压性能提高。烧结试样孔隙率在20%~40%之间,烧结收缩率小于12%,抗弯强度最大为240 MPa,制备的烧结多孔材料孔隙分布均一、能制备复杂形状的部件。     

低镍不锈钢光谱标准样品的研制

根据GB/15000《标准样品工作导则》、YB/T082-1996《冶金产品分析用标准样品技术规范 》和相关ISO导则研制了包含C、Si、Mn、P、S、Ni、Cr、Cu、Mo、V、Co、Sn、As、W、Nb、N 共16个元素的马氏体沉淀硬化型不锈钢S17400(17-4PH),双相不锈钢S32205、S32750和200系奥氏体不锈钢S20100(201)等4种典型低镍不锈钢光谱分析用标准样品。采用500 kg中频感应炉冶炼,冶炼过程利用感应磁力搅拌,301铝丝和硅-钙粉脱氧,小截面(145 mm)锭型金属模上注法浇铸,从而保证了钢液成分均匀、良好的脱氧效果和元素的较高回收率,避免了成分偏析和夹杂物的形成。铸锭经锻造和热轧后进行偏析和金相组织检验,结果表明被测元素没有偏析且组织结构能满足制作光谱标样的要求。用F方差法检验均匀性,各元素F值均小于临界值F0,表明被检元素的均匀性良好。由8家有资质的实验室采用多种不同原理,准确、可靠的分析方法协作定值分析,对分析结果进行统计和处理,得到了被定值元素的认定值和扩展不确定度。     

粉末冶金制备高氮不锈钢的研究进展

概述了加压冶炼制备高氮不锈钢存在的问题,介绍了粉末冶金制备高氮不锈钢的发展现状,其中包括高压气雾化法、机械合金化法等高氮不锈钢粉末制备技术,和注射成形、热等静压成形、热挤压、粉末包套烧结–自由锻造、等离子烧结成形等高氮不锈钢粉末致密化及成形技术,指出了粉末冶金制备高氮不锈钢存在的问题,并对其未来的发展趋势进行了预测。     

奥氏体不锈钢保护渣的研制

针对奥氏体不锈钢成分的特殊性及可能产生的夹杂物,提出了连铸保护渣的相应研制思路,以此开发的保护渣在宝钢集团浦钢公司进行了数十炉的工业试验。结果证明,研制的奥氏体连铸保护渣各项性能均取得了较为满意的结果,铸坯质量及轧制性能达到了用户要求。     

粉末锻造制备含氮奥氏体不锈钢

介绍粉末包套烧结-自由锻造法制备含氮钢的过程。它包括含氮粉末准备→装粉→烧结→包套焊封→自由锻造等技术措施。本工艺比较简单，易于操作，对相应设备要求低。通过本技术制备的含氮奥氏体不锈钢材料相对密度达99％以上，且氮含量能满足含氮钢要求，其拉伸性能与粉末注射成形、高压熔炼等工艺制得的含氮奥氏体材料相当。     

双辊薄带连铸生产不锈钢技术探讨

不锈钢是双辊薄带连铸工艺重点开发的钢种之一.综述了不锈钢的分类和性能特点,简要介绍了不锈钢的几种生产型式,详细讨论了双辊薄带连铸生产不锈钢的技术要点和难点.     

Research on martensitic transformation of 304 stainless steel

采用光学显微镜、扫描电镜、磁性测量和力学分析等手段,研究了304奥氏体不锈钢形变过程中发生开裂的原因,研究发现开裂是由于形变过程中发生了马氏体相变,导致塑性变差引起的,开裂处的磁性率达到了22.9%。发生马氏体转变的原因是由于w（Ni）低于标准下限,其组织稳定性下降,在形变过程中诱发了马氏体转变。     

高压水雾化法制备MIM不锈钢粉末工艺研究

利用水雾化法制备不锈钢粉末,并研究了漏嘴内径和雾化压力对粉末形貌、氧含量、粉末粒度分布以及振实密度的影响。采用激光粒度分析仪、扫描电子显微镜对样品进行表征。结果表明:当水雾化压力为115 MPa、漏嘴内径为3.5 mm时,可制备出平均粒径较小且分布均匀(D50为8.83μm,D90为20.80μm),氧含量较低,振实密度高的不锈钢细粉。     

304不锈钢马氏体组织转变探讨

采用光学显微镜、扫描电镜、磁性测量和力学分析等手段,研究了304奥氏体不锈钢形变过程中发生开裂的原因,研究发现开裂是由于形变过程中发生了马氏体相变,导致塑性变差引起的,开裂处的磁性率达到了22.9%。发生马氏体转变的原因是由于w（Ni）低于标准下限,其组织稳定性下降,在形变过程中诱发了马氏体转变。