金屬注射成形較大尺寸件工藝研究.pdf

1、金屬注射成形技術作為粉末冶金領域一門新型近凈形成形技術，以其在低成本大批量制備幾何形狀復雜、組織結構均勻、性能優(yōu)異的機械零部件方面的獨特優(yōu)勢，被譽為“當今最熱門的零部件成形技術”。然而國際上目前技術只能制備厚度在10mm以下(且多為5mm)，力學性能不高和精度低的MIM產(chǎn)品，無法滿足現(xiàn)在市場上急需應用金屬注射成形技術加工形狀復雜的較大尺寸件(最小厚度在20～30mm以上)的要求。本文探討了一種金屬注射成形較大尺寸件的技術路線，包括粗粉末

2、金屬注射成形工藝性能、較大尺寸件的熱脫脂機理、不同粒度粉末燒結件致密化過程對性能和組織的影響及粗粉末強化燒結技術、粗水霧化MIM316L不銹鋼耐腐蝕性能等五部分。通過金相顯微技術、掃描電鏡分析、熱重分析及差熱分析等現(xiàn)代分析手段開展了大量的實驗工作及理論分析。　　研究了以粒徑較大的國產(chǎn)水霧化-100目(中位徑為65.71μm)、-200目(26.69μm)和-400目(19.25μm)316L不銹鋼粉末為原料制備MIM較大尺寸件技術路線

3、的可行性。實驗表明，金屬注射成形較大尺寸件用水霧化粗粉末以55％的裝載量與蠟基粘結劑制得的喂料，通過正交設計阿基米德螺旋流動性實驗，可以得到較優(yōu)的注射工藝參數(shù)，大大提高粗水霧化不銹鋼喂料的流動性。注射成形后的生坯經(jīng)脫脂后在1360℃溫度下燒結lh，其綜合力學性能值接近或達到美國MPIF標準值。其中-400目粉末燒結件相對密度為97％，力學性能為：抗拉強度549MPa，屈服強度210MPa，延伸率60.5％，饅度59.1HRB，完全可以勝

4、任MIM316L材料作結構件的力學性能的使用要求?！　〔捎昧捷^粗的-200目和-400目粉末喂料進行了較大尺寸件成形，并在脫脂臨界厚度理論的指導下，制定和優(yōu)化了熱脫脂工藝路線。實驗表明，在同樣的工藝條件下，-200目粉末的脫脂零件厚度可以達到20mm(直徑為32mm,下同)，而-400目粉末則為15mm，這說明了粗粉末能有效的解決金屬注射成形較大尺寸件的脫脂問題，并從實踐上證明了臨界脫脂厚度理論的正確性。 對平均粒徑分別為6

5、5-71μm、26.69μm、19.25μm的國產(chǎn)水霧化粉，9.95μm的進口氣霧化粉，9.57 μm、7.84μm、5.94μm的進口球化水霧化細粉等七種不銹鋼粉末進行了金屬注射成形，在1350℃、1360℃和1375℃三個燒結溫度下燒結1h，并得到了各種粉末的最佳燒結工藝條件。結果表明：燒結溫度顯著影響粉末燒結致密化過程及其力學性能，粉末特性從本質上決定了粉末燒結致密化驅動力的大小。粉末粒度越小，粉末越不規(guī)則，則粉末燒結活性越高。結

6、合對粗水霧化MIM316L不銹鋼耐腐蝕性能的研究，可知國產(chǎn)水霧化26.69μm和19.25μm粉末在1360℃溫度下燒結lh，綜合力學性能較好，同時其耐腐蝕性能最佳，大大好于MIM工業(yè)生產(chǎn)用Osprey氣霧化粉末。因此-200目和-400目粉末具有最佳的力學性能與耐腐蝕性能等綜合使用性能，通過對其工藝優(yōu)化，可以代替氣霧化粉末在工業(yè)生產(chǎn)中廣泛應用。 研究了金屬注射成形較大尺寸件用粗粉末的強化燒結技術，在-100目的

7、粗粉末中加入25wt％的細粉末PF-20R，以55％的粉末裝載量注射成形后，經(jīng)脫脂后在1360℃溫度下燒結1h。結果表明：-100目粗粉末在只提高22％單位成本的基礎上，其抗拉強度比原來提高了55％，屈服強度提高了58.6％，延伸率提高了70.3％；與進口球形細粉末PF-20R相比，原料成本降低了50％，且其力學性能達到或超過了進口粉末的水平，其中延伸率高出了50％。實驗結果與雙粒度燒結理論模型吻合的很好。這樣找到了一條提高較大尺寸金屬