粉末近净成形技术研究现状.pdf

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1、第２１卷第６期粉末冶金工业Ｖｏｌ．２１Ｎｏ．６２０１１年１２月ＰＯＷＤＥＲＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹＩＮＤＵＳＴＲＹＤｅｃ．２０１１粉末近净成形技术研究现状蔡青山，马运柱，刘文胜（中南大学粉末冶金国家重点实验室，长沙４１００８３）摘要：概述了粉末注射成形技术和粉末挤压成形技术的工艺及特点。探讨了粉末注射成形技术和粉末挤压成形技术关键工艺的研究现状，总结了粉末注射成形技术和粉末挤压成形技术的应用现状及目前的研究热点，提出了今后的发展趋势和研究方向。关键词：粉末注射成形；粉末挤压成形；粘结剂；脱脂中图分类号：ＴＦ１２４文献标识码：Ａ文章编号：１００６－６５４３（

2、２０１１）０６－００４８－０６ＳＴＡＴＵＳＯＦＮＥＡＲＮＥＴ－ＳＨＡＰＥＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹＯＦＰＯＷＤＥＲＭＥＴＡＬＬＵＲＧＹＭＡＹｕｎ－ｚｈｕ，ＣＡＩＱｉｎｇ－ｓｈａｎ，ＬＩＵＷｅｎ－ｓｈｅｎｇ（ＳｔａｔｅＫｅｙＬａｂｏｒａｔｏｒｙｆｏｒＰｏｗｄｅｒＭｅｔａｌｌｕｒｇｙ，ＣｅｎｔｒａｌＳｏｕｔｈＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，ｃｈａｎｇｓｈａ４１００８３，Ｃｈｉｎａ）Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ａｎｏｖｅｒｖｉｅｗｏｆｔｈｅｐｒｏｃｅｓｓａｎｄｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓｔｉｃｓｏｆｐｏｗｄｅｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇ（ＰＩＭ）ａｎｄｐｏｗｄｅｒｅｘｔｒｕｓｉｏｎｍ

3、ｏｌｄｉｎｇ（ＰＥＭ）ｗａｓｐｒｏｖｉｄｅｄ．ＲｅｓｅａｒｃｈｓｔａｔｕｓｏｆｔｈｅｋｅｙｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎＰＩＭａｎｄＰＥＭｗａｓｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｔａｔｕｓａｎｄｈｏｔｔｏｐｉｃｓｏｆｃｕｒｒｅｎｔＰＩＭａｎｄＰＥＭｒｅｓｅａｒｃｈｗｅｒｅｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ，ａｎｄｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｔｒｅｎｄｓａｎｄｒｅｓｅａｒｃｈｄｉｒｅｃｔｉｏｎｓｆｏｒＰＩＭａｎｄＰＥＭｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙｉｎｔｈｅｆｕｔｕｒｅｗｅｒｅｂｒｏｕｇｈｔｆｏｒｗａｒｄ．Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：ｐｏｗｄｅｒｉｎｊｅｃｔｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇ；ｐｏｗｄｅ

4、ｒｅｘｔｒｕｓｉｏｎｍｏｌｄｉｎｇ；ｂｉｎｄｅｒ；ｄｅｂｉｎｄｉｎｇ粉末注射成形（ＰｏｗｄｅｒＩｎｊｅｃｔｉｏｎＭｏｌｄｉｎｇ，究开发提供了新的技术方法。ＰＩＭ）及粉末挤压成形（ＰｏｗｄｅｒＥｘｔｒｕｓｉｏｎＭｏｌｄｉｎｇ，ＰＥＭ）是近来发展迅速的两种粉末冶金近净成形新１ＰＩＭ与ＰＥＭ工艺及特点技术，可生产诸如铸造、机加工、压力加工等难以获得的形状的金属制品。用粉末注射成形技术可生产ＰＩＭ和ＰＥＭ的基本工艺流程如图１所示。几何形状复杂的制品，用粉末挤压成形技术可生产ＰＩＭ与ＰＥＭ主要在成形工艺上有所不同，其不同等断面而长度不受限制的异形件。生产出的制品

5、其点在于：粉末注射成形的成形工艺是在注射成形机组织结构均匀，形状接近最终制品的形状。近年来，上进行，ＰＩＭ物料处于三向压应力状态，其变形是随着社会的发展，对粉末冶金异型制品的需求不断三向压缩的压缩变形；而粉末挤压成形的成形工艺增加，粉末近净成形技术得到迅猛发展。随着ＰＩＭ主要在螺杆挤压机上进行，图２为常用单螺杆挤压和ＰＥＭ技术水平的不断提高，成形的材料范围有了很大的扩展，从硬质合金、铜、钢、钨、高熔点金属间化合物到陶瓷等难以用常规加工成形方法制备的材料，都可以用这两种技术，为新材料及其产品的研图１ＰＩＭ和ＰＥＭ的工艺流程收稿日期：２０１１－０６－２８基

6、金项目：国家自然科学基金项目（５０７７４０９８）作者简介：蔡青山（１９８３－），男（汉），湖北人，硕士，主要从事难熔金属材料研究。第６期蔡青山等：粉末近净成形技术研究现状·４９·机，ＰＥＭ物料处于两向压缩和一向挤出拉伸的变形。与传统粉末冶金和精密铸造相比，注射成形和［２－４］挤压成形具有许多优点。由于ＰＩＭ和ＰＥＭ工艺中采用大量的粘结剂，因此在制备工艺上，ＰＩＭ和ＰＥＭ工艺所采用的粉末原材料、粉末与粘结剂的混合、成形、成形坯中粘结剂的脱除与烧结，都与传统粉末冶金（Ｐ／Ｍ）工艺有很大的不同，而ＰＩＭ与ＰＥＭ间也存在一定的差异，表１为ＰＩＭ、ＰＥＭ与传［１

7、］统Ｐ／Ｍ工艺的比较结果。图２常规单螺杆挤压机略图表１ＰＩＭ、ＰＥＭ与Ｐ／Ｍ工艺的比较工艺Ｐ／ＭＰＩＭ与ＰＥＭ对粉末粒度要求低，粉末原材料成本与粒度ＰＩＭ要求颗粒小，粉末平均粒径１～１０μｍ，球形粉末，粉末原材料成粉末原料特点有关本高。ＰＥＭ粒度分布范围宽，对形状没有特别的要求其重要性较一般，混料不均匀，各组分密度相混料工艺非常重要，其中表现为对粘结剂要求非常高，需要专门的高混料特点差大，不均匀程度大剪切混合设备，混料非常均匀成形特点零部件形状简单，尺寸较大，适合单件ＰＩＭ主要制取小型复杂形状制品；ＰＥＭ主要制取长而细的制品脱脂特点无需专门脱脂脱脂复杂

8、，脱脂时间较长烧结特点收缩不均匀收缩均匀可以制造用常规成形方法不能或很难成形的制品，同挤压成形