粉末注射成形催化脱脂工艺研究

催化脱脂具有脱脂缺陷少,脱脂速率快等优点,是目前MIM技术领域新的发展方向.采用三组不同配比的新型催化脱脂型粘结剂,研究了注射成形催化脱脂工艺中催化气体流量、脱脂温度、脱脂时间对坯块脱脂率的影响.结果表明:试样F2具有较高的催化脱脂率和较好的脱脂质量;采用HNO3催化气体通入速度为0.050mL/min对该试样在120℃进行催化脱脂,经过5 h可基本脱除POM,脱脂率达到88.5%,已经形成完成连通的孔道.     

脱脂工艺对注射成形钼合金碳含量的影响

采用粉末注射成形技术制备钼合金坯体,研究溶剂脱脂和热脱脂工艺对注射坯中碳含量的影响.结果表明,溶剂脱脂率随温度升高而增大,随坯体厚度增加而减小;热脱脂坯的碳含量和热脱脂的升温速率、坯体厚度和保温工艺密切相关.随升温速率加快,或坯体尺寸增大,热脱脂后坯体的碳含量增多;在400～550℃保温1h,碳含量急剧降低;采用多步保温能较大程度地降低热脱脂坯的碳含量,最低降至0.059％.脱脂坯中一部分热分解碳以游离态形式存在,另一部分热分解碳和钼颗粒发生反应生成钼的碳化物.     

Sm(Co,Cu,Fe,Zr)z永磁体注射成形坯溶剂脱脂工艺的研究

本文对Sm(Co0.721Cu0.08Fe0.174Zr0.025)7.5注射成形坯进行了溶剂脱脂实验,通过溶剂、温度、装载量和生坯厚度对脱脂速率的影响,分析了注射坯的溶剂脱脂工艺过程.结果表明在溶剂中添加植物油能有效地抑制脱脂过程中注射坯开裂,并且粘结剂的脱除率可达70%以上;溶剂脱脂的初期主要受扩散反应控制、随着脱脂温度升高和装载量降低,脱脂速率增加,脱脂的后期溶解成为脱脂的主要控制性环节,温度和装载量对脱脂速率的影响与起始阶段相反;注射坯越厚,粘结剂的脱除率越低.     

FeAl金属间化合物粉末注射成形工艺研究

通过机械合金化制备Fe-48at%Al金属间化合物粉末,分别按照33%、40%和50%的粉末装载量(体积分数)进行注射成形,成形坯经溶剂脱脂和热脱脂以及1 200℃真空烧结,得到FeAl金属间化合物.重点研究粉末装载量对喂料混炼、注射成形温度及压力、脱脂率及烧结组织和力学性能的影响.结果表明,机械合金化FeAl粉末由于具有不规则形状和层片结构,其注射成形喂料流动性较差;在使用高粉末装载量时应提高注射温度和压力,且溶剂脱脂率较低(7 h后为94.3%),需进一步延长脱脂时间;FeAl金属间化合物烧结试样的相对密度和抗弯强度均随粉末装载量增大而提高,当粉末装载最为50%,注射温度和注射压力分别为154℃和4.0 MPa时,材料的相对密度为92%,抗弯强度达587 MPa.     

粉末注射成形溶剂一热二步法脱脂过程变形的研究

脱脂变形是影响粉末注射成形尺寸精度的重要因素。本文选取聚乙二醇基和石蜡 -油基粘结剂 ,分别采用溶剂一热二步法脱脂。研究了溶剂溶解步骤 ,施加于试样上的力矩与变形大小的关系 ,发现当外力矩达到 10 -4N·m数量级时 ,就可产生变形 ;对后续热脱脂步骤的研究表明 :热脂脱在 10 0～ 16 0℃间开始产生变形 ,随温度升高和施加力矩的增大 ,脱脂变形趋势增加 ,适当的粉末装载量可减小变形趋势     

铜粉末注射成形工艺

用＜74 μm的电解铜粉做原料探索铜粉末注射成形工艺, 重点研究注射参数对生坯的影响及脱脂烧结过程中变形的控制. 脱脂工艺为： 2 ℃/min升温至160 ℃保温60 min, 1 ℃/min升温至250 ℃保温90 min, 2.5 ℃/min升温至400 ℃保温60 min, 4 ℃/min 升温至650 ℃保温60 min. 烧结条件为： 烧结温度950 ℃, 烧结时间90 min. 结果表明： 注射坯的尺寸和质量均随注射温度的升高而下降, 随注射压力和注射速度的增大而增大, 注射参数的变化对注射坯密度影响不大; 在脱脂烧结过程中, 利用填料的支撑作用, 能有效地控制产品变形. 采用粉末注射成形新技术制备的铜制品, 其性能为： 密度8.34 g/cm3, 抗拉强度σb=201 Mpa, σ0.2=71.9 Mpa, 伸长率δ=27.5%.     

高比重钨合金注射成形工艺研究

对高比重钨合金的注射成形工艺进行了研究,包括粉末的预处理,喂料制备、注射、脱脂和烧结工艺,并对材料的微观组织和机械性能进行了分析。研究表明:预处理后粉末的装载量可以达到58%,经过适当的注射工艺及热脱脂烧结工艺后,可以得到无缺陷的烧结坯。在一定的烧结温度范围内,烧结坯的密度、硬度等性能指标随着烧结温度的升高而增大。对95WNiFe材料而言,当烧结温度为1 450℃,烧结时间为120 min时,其密度可达18.02 g/cm~3,硬度为29 HRC,抗拉强度为792 MPa,屈服强度为612 MPa,延伸率为10%。     

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.      

脱脂与烧结工艺对WC-6Co-1TaC硬质合金显微结构与性能的影响

采用“溶剂脱脂+烧结”方法制备WC-6Co-1TaC硬质合金;研究了在同一烧结工艺下不同溶剂脱脂率对合金显微结构与性能的影响;以及在相同或相近的溶剂脱脂率下不同烧结工艺对合金显微结构与性能的影响;实验结果表明:高的溶剂脱脂率有利于获得更高性能的合金,溶剂脱脂率为41%的脱脂坯经烧结工艺A后较脱脂率为38%的试样抗弯强度提高16%,渗碳程度减轻,孔隙减小;烧结时在低温热脱脂阶段延长保温时间有利于残余粘结剂的排除和高温阶段通过进一步延长抽真空时间净化炉内气氛可以减轻渗碳程度从而提高合金性能。溶剂脱脂率为41%经烧结工艺B后制备的合金较经烧结工艺A制备的合金强度提高17%,达1684 MPa。     

微晶蜡基WC–10Co注射成形喂料的流变性能及溶剂脱脂行为

以微晶蜡为粘结剂主要组元,与WC–10Co（YG10）粉末密炼混合,得到注射成形喂料。通过线性拟合计算出喂料的非牛顿指数、粘流活化能和综合流变学因子,考察不同温度与剪切速率下喂料的流变性能。对成形坯体在不同温度下于不同脱脂溶剂中的失重进行分析,考察坯体的溶剂脱脂动力学行为。结果表明,微晶蜡基喂料呈现假塑性流体的剪切稀化特征,对剪切速率和温度的敏感性较为稳定,综合流变性能良好。可溶性粘结剂组元的脱除主要发生在脱脂前期,由扩散所控制,且随着坯体厚度和体积的减小及脱脂温度的升高,扩散系数增大。     

水雾化不锈钢粉末注射成形坯的溶剂脱脂技术

采用多组元聚合物蜡基粘结剂体系,进行水雾化316L不锈钢粉注射成形,研究溶剂脱脂温度、粉末装载量、试样厚度、粉末粒度等工艺参数对溶剂脱脂率的影响.结果表明,脱脂温度越高、粉末装载量越低、试样厚度越薄、粉末粒度越小,则粘结剂脱除率越大.文中首先分析讨论了脱脂可能的速率控制步骤,再通过实验结果对速率控制步骤进行判定,认为脱...     

粉末注射成形蜡基粘结剂溶剂脱脂行为研究

以YG8硬质合金为实验对象,研究了蜡基粘结剂注射成形生坯的溶剂脱脂行为,考察了时间、温度、生坯形状、厚度、表面积、粉末装载率和液固比对脱脂速率的影响,分析讨论了各因素影响脱脂速率的原因.结果表明:溶剂脱脂速率随温度升高而升高,随时间的延长而降低;脱脂初期扩散是控制性环节,温度是影响反应速率的主要因素,脱脂后期溶解成为控制性环节,浓度差减为影响反应速率的主要因素;液固比越大,脱脂速率越快,粘结剂最终脱除率越高;生坯粉末装载率越高,脱脂速率越慢,粘结剂最终脱除率越低;生坯形状对脱脂速率影响表现为样品厚度和表面积的影响,回归分析表明,脱脂速率与生坯表面积成正比,与生坯厚度的平方成反比.     

Debinding behaviour of feedstock for material extrusion additive manufacturing of zirconia

Material Extrusion Additive Manufacturing (MEAM) is mainly used for the production of polymeric components. Using feedstocks similar to those of powder injection moulding, MEAM of ceramic components is possible. MEAM with filaments is also called Fused Filament Fabrication. Feedstocks are used as filaments; this imposes new requirements such as flexibility for spooling, stiffness to avoid buckling and constant diameter to ensure a consistent mass flow. Additionally, the binder should be removed without damaging the shaped part. In this paper, the debinding behaviour of MEAM feedstocks with zirconia was investigated. It was observed that higher temperature increases the debinding rate, but cracks occurred; the addition of a surfactant speeds up the debinding rate and reduces cracks; and a mixture of 10% isopropanol and 90% cyclohexane initially decreases swelling during debinding, but the debinding rate and the appearance of cracks is unaffected.     

YG8硬质合金注射成形脱脂工艺的研究

采用传统蜡基和(油+蜡)基改进型两种粘结剂,对粒度为1.97μm的WC-8Co混合粉末注射成形,研究了两种喂料的热脱脂、溶剂脱脂+热脱脂工艺,确定了热脱脂、溶剂脱脂+热脱脂的优化工艺路线。从脱脂速度和脱脂时间、脱脂缺陷和脱脂工艺控制的难易程度等方面比较了两种粘结剂的热脱脂和溶剂脱脂效果。研究了热脱脂温度、时间、不同脱脂方式以及粘结剂组成对脱脂坯碳含量的影响。结果表明,以氢气为脱脂气氛,在450℃以下进行热脱脂可以将有机聚合物完全脱除而且不产生脱碳,溶剂脱脂后再进行热脱脂更有利于控碳和减少脱脂缺陷,而且大大缩短脱脂时间。(油+蜡)基改进型粘结剂在热脱脂和溶剂脱脂时具有更好的脱脂特性。     

脱硫废水烟道喷射的数值模拟

以某电厂300 MW燃煤机组为例,对脱硫废水烟道喷射系统进行CFD数值模拟,研究了雾化粒径、烟气温度、烟气流速和喷枪布置方式对液滴蒸发的影响。结果表明:雾化粒径明显影响液滴群蒸发质量百分比和蒸发时间,在较低的烟温下(140℃),需要较小的雾化粒径(≤50μm)才能保证液滴完全蒸发;烟气温度对液滴群蒸发质量百分比和蒸发时间的影响显著,随着烟气温度升高,液滴蒸发速率加快,蒸发时间明显减少;烟气流速对液滴蒸发特性影响不大,随着烟气流速升高,烟气量增大,液滴群蒸发时间会降低,而液滴群蒸发质量百分比变化不大;在烟道同一截面处,不同喷枪布置方式对液滴蒸发影响小。     

Comparative study of pore structure evolution during solvent and thermal debinding of powder injection molded parts

The solvent debinding process has been widely accepted in the powder injection molding (PIM) industry due to its short debinding cycle. In the current study, specimens were immersed in a heptane bath for different lengths of time, and the pore structure evolvement in the compact was analyzed. Mercury porosimetry analyses and scanning electron micrographs showed that the binder extraction started from the surface and progressed toward the center of the compacts. As the debinding contin-ued, the pores grew and were widely distributed in size. This pore structure evolvement was different from that of straight thermal debinding in which the pore size distribution was quite narrow and the mean pore diameter shifted toward smaller sizes as debinding time increased. After the soluble binders were extracted, parts were subjected to a subsequent thermal debinding during which these pores served as conduits for decomposed gas to escape. Concurrently, the remaining binder became fluidlike and was redistributed within the compact due to capillarity. This pore structure, as observed from the mercury intrusion curves, showed a sharp increase in the pore volume at the 0.8-μm size, followed by a series of fine pores, which is different from the pore structure of straight thermal debinding. The difference in the pore structure evolvement between solvent and thermal debinding and its effect on the debinding rate are discussed.     

挤压铸造零件沿流程方向的成分偏析及组织偏聚

采用挤压铸造(液态模锻)工艺制备了A357铝合金螺旋线试件,使用化学成分分析和金相分析方法研究了流程长度对合金成分偏析及组织偏聚的影响.结果表明:在沿流程方向上,流程的开始端和流程末端的Si元素和Mg元素含量大于流程中段的含量.合金的初始α晶粒尺寸随着流程长度的增加先增大后变小.初生固相率随着流程长度的增大呈现波动变化.造成流程成分偏析和组织变化的原因是在挤压铸造凝固阶段中补缩液相的强迫运动.