fenicuc合金粗粉注射成形件的组织和性能研究

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1、中文摘要摘要Fe-Ni-Cu-C合金是Fe-Ni合金系里一种典型的低合金钢，具有较好的力学性能和良好的保形性，是一种性能优良的结构材料。本文采用毛细管流变仪和热重分析仪分别研究了粉末喂料的流变行为和脱脂规律，采用扫描电镜等现代分析手段研究了Fe-Ni-Cu-C合金粗粉注射成形件的微观组织。本文研究了三种石蜡基多聚和物粘结剂体系喂料的流变性，通过对应变敏感性参数n的比较，得出比较适宜注射成形的是65%PW十30%LDPE十5%SA的喂料。喂料制备最佳的工艺参数为：粉末装载量：59％（体积分数），混炼温度：150℃，混炼时间：2小时。采用正交试验法

2、系统研究了注射压力、注射温度、注射速度及其交互作用对注射预成形坯质量的影响规律，评价了各参数对生坯质量影响的显著程度，优化了注射成形参数。对于54mm×11.5mm×7mm的长方体生坯来说，最佳注射参数为：注射压力8MPa；注射温度155℃；注射速度60％（注塑机额定注射速度的百分数）；模具温度30℃；保压时间2s。试验采用两种脱脂工艺：热脱脂和溶剂脱脂＋热脱脂，其中热脱脂在H2气氛下进30min183min（0.6oC/min)行，较理想工艺为:室温⎯⎯⎯⎯→140℃⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→250℃（保温66min(1.5oC/min)65mi

3、n（2oC/min）120min）⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→350℃(保温60min)⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯⎯→480℃（保温60min90min60min）⎯⎯⎯⎯→600℃（保温30min）⎯⎯⎯⎯→室温，溶剂脱脂采用混合溶剂（三氯甲烷＋乙醇＋花生油），提高了溶剂的粘度，降低了溶剂的扩散速率，从而有效的防止了溶胀开裂，溶剂脱脂之后的最佳后续热脱脂工艺为：室温30min60min65min⎯⎯⎯⎯→140℃⎯⎯⎯⎯→350℃(保温30min)⎯⎯⎯⎯→480℃（保温60min)30min炉冷⎯⎯⎯⎯→600℃（保温30min）⎯⎯⎯→室温。研究了不同的烧

4、结温度、保温时间和烧结气氛对烧结件性能的影响。理想的烧结30min20min60min工艺为：室温⎯⎯⎯⎯→700℃(保温30min)⎯⎯⎯⎯→900℃⎯⎯⎯⎯→1100℃(保温40min30min)⎯⎯⎯⎯→1225℃(保温60min)。结果表明，随着烧结温度的逐渐升高，烧结件的密度逐渐升高，烧结件的强度硬度表现为先升高后下降，1225℃时达到最高值，随着保温时间的延长，烧结件的性能逐渐改善，但保温时间对烧结件性能的影响没有烧结温度的影响显著。烧结气氛对烧结件的碳含量和尺寸精度有重要影响，随着H2与N2的比的增加，碳含量随之降低，碳含量的降低

5、与力学性能的降低是一致的。在1225℃，H2与N2比为13∶时得到的烧结件具有最好的力学性能，其抗拉强度为360MPa，屈服强度为171MPa，硬度为54HRB，延伸率为13.6%。关键词：金属注射成形；粗粉；粘结剂；喂料；流变性；正交试验；脱脂；烧结I大摘要Fe-Ni-Cu-C合金粗粉注射成形件的组织和性能研究大摘要金属粉末注射成形作为当今最热门的一种新型零部件近净成形技术,以其适合制造几何形状复杂、组织结构均匀、高性能零部件的无与伦比的优势,引起了广泛关注并得到大量的应用，其特点是生产效率高、材料利用率高、成本低、容易实现自动化连续作业。F

6、e-Ni-Cu-C合金是Fe-Ni合金系里一种典型的低合金钢，具有较好的力学性能和良好的保形性，其烧结密度可接近理论密度的98%，是一种性能优良的结构材料。由于细粉成本较高，限制MIM产业化的进一步发展。若能用粗粉代替细粉，可以大大降低产品成本，拓展MIM产品的适用范围。本文研究了Fe-Ni-Cu-C合金粗粉注射成形工艺，采用毛细管流变仪和热重分析仪分别研究了粉末喂料的流变行为和脱脂规律，采用扫描电镜等现代分析手段研究了Fe-Ni-Cu-C合金粗粉注射成形件的微观组织，分析了注射成形工艺参数对注射成形件性能的影响规律。本文研究了三种石蜡基多聚和

7、物粘结剂体系喂料的流变性，通过对应变敏感性参数n的比较，得出比较适宜注射成形的是65%PW十30%LDPE十5%SA的喂料，喂料的流动性能随石蜡的百分含量增加而增加，随低密度聚乙烯的增大而减小。喂料制备最佳的工艺参数为：粉末装载量：59％（体积分数）,混炼温度：150℃，混炼时间：2小时。采用正交试验法系统研究了注射压力、注射温度、注射速度及其交互作用对注射预成形坯质量的影响规律，评价了各参数对生坯质量影响的显著程度，优化了注射成形参数。正交试验结果表明：注射压力、注射温度、注射速度及注射压力与注射温度的交互作用对生坯抗弯强度影响显著，注射压力

8、、注射温度及注射温度与注射速度的交互作用对生坯密度影响显著。注射压力增加，生坯密度和抗弯强度都增大；注射温度提高，生坯密度降低，注射温度在155～16