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粉末冶金工业:复杂部件用铁基合金的注射成形工艺研究

2023-08-09
摘要:粉末注射成形技术是一种适用于生产小型复杂形状零部件的近净成形技术,具有低成本、高效率、可连续化自动化生产等诸多优点,可广泛用于金属、合金、陶瓷、复合材料等零部件的近净成形。

  【作 者】周芬;罗蒙;谢敏;包金小;郜建全;宋希文

  【前 言】

  粉末注射成形(Powder Injecrion Molding,PIM)技术是一种适用于生产小型复杂形状零部件的近净成形技术,具有低成本、高效率、可连续化自动化生产等诸多优点[1-3],可广泛用于金属、合金、陶瓷、复合材料等零部件的近净成形[4-7]。 Fe-15Ni-Co-Mo-Ti基合金是一种具有高强度、高韧性和较好延展性的材料[8],主要用于军事领域。本研究拟用组成与文献[8]相类似的Fe-Ni-Co-Mo-Ti基合金来制备一种复杂部件,该部件壁薄(小于0.25 mm),高度高(约22 mm,直径小(小于8 mm,且内部为井字形结构,部件结构较为复杂。采用常规的方法,如机械加工法、压铸等技术无法制备,结合PIM在复杂部件制备方面的突出优势,并考虑薄壁制品的尺寸控制难度大及注射坯的收缩率,研究了喂料的最佳粘结剂的组成及固含量、溶剂脱脂的最佳工艺,及热脱脂气氛对烧结体中元素含量的影响规律,为制备该铁基合金部件奠定理论和技术基础。

  【结 论】

  (1)以Fe2O3 , NiO , Co2O 3和钼粉等为原料,采用组成为15%HDPE-75%PW-8%EVA-2%SA的粘结剂体系,在最佳固含量为5 0%、文中优化的注射成形工艺条件下,可以制备出无欠注、飞边等缺陷的铁基合金注射坯体。

  (2)采用正庚烷+热脱脂相结合的方式对注射坯体进行脱脂。正庚烷的温度低,脱脂时间长;温度高,坯体出现裂纹或变形,因此,正庚烷脱脂的最佳条件为40℃~80 min。热脱脂过程中,不同的热脱脂气氛对制品中的碳、氧含量有重要的影响,氢气气氛下脱脂时,试样中的碳含量高,氧含量低。

  (3)脱脂后的坯体经氢气还原后可得到密度较高的铁基合金复杂部件。

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