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粉末冶金技术:金属粉末注射成形技术及其数值模拟

2022-12-26
摘要:本文介绍了金属粉末注射成形的工艺概况,对金属粉末注射成形及其数值模拟研究进行了深入分析,在此基础上对其发展趋势进行了展望。

  【作 者】侯成龙;郭俊卿;陈拂晓;皇涛

  【前 言】

  金属粉末注射成形(metal powder injectionmolding,  MIM)技术[1]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新型粉末冶金近净成形技术,是粉末注射成形技术的一种。与传统的粉末冶金产品相比,金属粉末注射成形产品具有精度高、组织均匀等优点,采用该技术可以大批量、低成本地生产结构复杂、性能优异的金属零件。

  粉末注射成形技术起源于20世纪20年代,被用于生产陶瓷零件。20世纪80年代,Wiech[2-3]和Rivers[4]开始采用粉末注射成形技术制备金属零件。进入21世纪,金属粉末注射成形工艺进一步发展,成为了制备难熔金属基复合材料和金属问化合物的新型工艺。李云平等[}s}对金属粉末注射成形技术在W-Cu复合材料方面的应用做出了全面的综述。

  Hu等[6]用金属粉末注射成形技术制备多孔镍钦形状记忆合金零件,采用两步脱脂工艺,脱脂率可达98.8% o  Bose和German[7]用金属粉末注射成形技术制备Ni3Al基复合材料零件,克服了金属间化合物因硬度过高难以进行加工的缺陷,极大地提高了其加工效率。

  本文介绍了金属粉末注射成形的工艺概况,对金属粉末注射成形及其数值模拟研究进行了深入分析,在此基础上对其发展趋势进行了展望。

  【结论与展望】

  (1)为降低原材料的成本,增强市场竞争力,应开展对大颗粒金属粉末成形技术的研究。但采用大颗粒金属粉末也会带来尺寸精度难以控制且后处理较为复杂等问题,应在降低原材料成本的同时充分考虑整体成本问题。

  (2)开发新的脱脂烧结工艺,减少零件中残留的粘结剂成分,从而降低因残留有粘结剂成分而导致的力学性能下降。

  (3)研究多金属组元注射成形技术,尤其是针对结构较为复杂、性能要求较高的高精密零件的注射成形技术。

  (4)将金属粉末注射成形与增材制造相结合,深入研究粘结剂喷射成形技术或者问接3D打印技术,拓宽金属粉末注射成形应用范围。

  (5)开发更为先进的金属粉末注射成形仿真模拟软件,尤其是属于白己的仿真软件,充分发挥数值模拟技术对于金属粉末注射成形的指导作用。

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