-金属粉末的注射成型课件

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1、材料制备新技术NewTechnologiesofPreparingMaterials材料科学与工程学院李军1金属粉末的注射成型PowederInjectionMoulding2主要内容金属粉末注射成型的特点金属粉末注射成型的材料金属粉末注射成型的过程金属粉末注射成型的原理金属粉末注射成型的应用3随着技术进步和创新速度的加快，材料加工技术朝高性能、低成本、短流程、近终成型的方向发展，涌现出不少集设计、制备、加工于一体的新型制备技术，如金属粉末注射成型技术。慢走丝机床精密铸造技术4粉末注射成形（Powderinjectionmolding,PIM）是

2、传统粉末冶金工艺与现代塑料注射成形工艺相结合而形成的一门新型近终成形技术。金属粉末注射成型是将金属粉末在模具中快速注射成型，并通过脱脂烧结，快速制造出高密度、高精度、三维形状结构复杂零件的新技术。传统粉末冶金塑料注塑成型5粉末注射成形是粉末冶金学、金属材料学、塑料成型学和高分子材料学等多学科交叉复合的技术。金属粉末注射成型6（1）注射成形中，熔融粒料均匀地填充模腔成形，模腔内各点压力基本一致，消除传统粉末冶金压制成形中不可避免的沿压制方向密度梯度问题，一定程度上克服传统粉末冶金存在的密度、组织、性能不均匀现象。粉末注射成形特点金属粉末注射成型制品

3、单向压制Ni粉压坯密度分布7（2）粉末注射成型能制造传统工艺不能制造的具有复杂形状的零部件。传统粉末成形是外力把粉末压成生坯后烧结，粉末通过颗粒重排、塑性流动而致密化。由于粉末流动性较差，一些具有外部切槽、横孔、盲孔、外螺纹、凹台、表面滚花等形状的零部件，难以一次成形。传统粉末压制成型制品粉末注射成型制品8PIM用一定比例的高分子粘结剂与金属粉末、陶瓷粉末等制成具有良好流动性的均匀粒料，能像塑料注射一样成形复杂形状的零部件，再经脱脂烧结得到最终产品，如外螺纹、锥形外表面、交叉孔与盲孔，凹台与键销、加强筋板、表面滚花等，这类零件都无法用常规粉末冶金

4、方法得到。金属粉末注射成型复杂件9（3）PIM可根据零件性能要求进行大范围的成分设计，可制取复合材料零件，充分发挥不同材料的优异性能，适应性广，生产成本低。材料的复合设计10（4）PIM适合大批量自动化生产。PIM可采用一模多腔模具，成形效率高，模具使用寿命长，更换调整模具快，产品转向周期短。与精密铸造相比，粉末注射成形在提高零件精度，避免成分偏析等问题的同时，大大提高生产率。生产复杂形状零件的数量高于一定值时，PIM会比机加工方法更为经济。11金属粉末注射成型的优势产品规模化生产带来效益12（5）PIM制造的零件几乎不需要再进行机加工，材料消耗

5、少，利用率可达98%以上。自动化注塑生产车间一角13注塑成型材料理想的注射成形用金属粉末：粉末颗粒尺寸在0.5-20µm之间，D50在4-6µm之间；粉末颗粒的粒度分布范围处于非常窄或非常宽的范围内，其分布斜率的理想值为2或8；粉末颗粒无团聚现象；粉末颗粒近似为球形、等轴；粉末颗粒致密，内部无孔洞；粉末颗粒环境污染小，表面干净。金属粉末14氧化还原是一种重要的化学反应法，实际生产中很多粉末是通过氧化还原法来制备的，使用较细、净化的氧化物粉末，在还原性气体如CO、H2等参与下进行热化学反应。注射成形用W粉可用氧化还原制取，将研磨的WO3粉末在干燥H

6、2中还原制得，粉末粒径为2-3µm。H还原得到的W粉15雾化法是利用高速射流将液态金属粉碎成粉。熔融材料注入喷嘴中，形成液滴喷射出来，击碎熔融金属流的流体可是空气、氮气、氦气、氩气，也可采用水或油。这种方法可将合金化材料制成小颗粒粉末，并且可获得理想的颗粒形状和高的填充密度。注射用雾化不锈钢粉末16雾化法颗粒形状为球形，粒度分布较宽，具有较高的振实密度。通过控制工艺条件，可以得到不带附属物和消除内部孔隙的球形粉。雾化球形铁粉：(a)×700(b)×130017铁粉、镍粉和钴粉还可采用气相沉积法制取。在加热加压下，粉末与CO生成金属羰基物气体，羰基

7、物冷却成液态，经分级蒸馏、净化、重复加热使液相挥发，分解沉积形成金属粉末。羰基粉末粒径较小，纯度可达99.95%。颗粒形状为近球形或链状。羰基铁粉形貌羰基镍粉形貌18对脆性材料来说，粉碎研磨是制粉的常用方法。旋转装有一定量硬球和粗粉的容器，粉未经研磨球不断撞击、研磨制得粒度较小的颗粒；粉末粒度越小，所需研磨时间越长；机械粉碎后粉末呈不规则形状，粉末之间尖锐接触导致粉末堆积性和流动性下降，导致粉末注射困难，球磨制粉还有污染问题。球磨后具有尖角的不规则形状SiC粉末形貌19塑料塑料是以有机高分子化合物为基础，加入若干其他材料(添加剂)制成的固体材料。

8、高分子化合物是由相对分子量较小的低分子化合物经聚合反应后得到的相对分子量较大的化合物。不是所有低分子化合物都能成为单体，如食盐、水、甲烷