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Ti(C,N)基金属陶瓷粉末注射成形相关技术研究

严明双  
【摘要】: Ti(C,N)基金属陶瓷是20世纪70年代问世的一种新型材料,具有许多优良的特性。粉末注射成形技术(PIM)产生于20世纪20年代后期,是一种将塑料注射成形技术与粉末冶金技术相结合的新型近净成形技术,该技术应用于金属陶瓷成形将为开发具有复杂形状的金属陶瓷产品,扩大金属陶瓷应用领域开辟一条新途径。基于上述思想,本文对金属陶瓷注射成形工艺及相关基础问题进行了较为系统的研究。制备了适合Ti(C,N)基金属陶瓷粉末注射成形的蜡基粘结剂体系。对该体系中不同组元的配比对PIM工艺的影响进行了研究;试验表明,提高蜡基粘结剂体系中低分子组元PW的含量,可改善粘结剂与Ti(C,N)基金属陶瓷粉末的润湿性能,从而提高混合料的临界粉末装载量。 应用数理统计的方法,探讨了注射成形粘结剂和粉末混炼过程;试验表明,提高混炼次数有助于喂料均匀性的增加,其变化趋势为先增大后稍有下降;经过五次混炼,喂料已经具有了较好的均匀性。 通过对粘结剂体系热失重曲线的分析,结合实验室现有设备,制定了热脱脂工艺。对溶剂脱脂工艺进行了初步的研究,研究表明,配比为50VOL%PW-25VOL%HDPE-20VOL%EVA-5VOL%SA的粘结剂溶剂脱脂缺陷最少,较适合溶剂脱脂。虽然提高温度有助于溶剂脱脂速率的提高,但是却不利于尺寸精度的控制。可溶组元的最大脱除率随温度的升高呈上升趋势,随厚度的增加呈下降趋势,溶剂浓度越高,可溶组元的最大脱除率越大。 在传统模压法烧结工艺基础上,制定了Ti(C,N)基金属陶瓷PIM制品的烧结工艺。试验中发现,在喂料的固体粉末装载量为60%时,采用合适的脱脂和烧结工艺,烧结坯的抗弯强度达到580 MPa,相对密度达到理论密度的96.3%;提高喂料的固体粉末装载量有利于提高制品的密度和尺寸精度。


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