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多組分材料復(fù)合注射成型技術(shù)

單一化學(xué)成分材料制成的零件很難滿足現(xiàn)代制造業(yè)對零件功能復(fù)合集成化的各種特殊要求，一個零件的不同部位采用不同材料制造，滿足不同功能要求是現(xiàn)代零件制造的一個發(fā)展趨勢。

塑料工業(yè)中廣泛應(yīng)用的雙色（多色）注射成型技術(shù)引入金屬的注射成型領(lǐng)域，使得批量化高效治區(qū)精密復(fù)雜金屬或陶瓷復(fù)合材料成為可能。

復(fù)合注射成型技術(shù)的原理是一臺注射機(jī)同時裝有兩套或多套料筒，每套料筒中的注射料各部相同。多腔模具定?？梢試@轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)，在每個位置是不同型腔同時注入不同的注射料。zui初的注射坯留在最里邊，冷卻后開模，但并不馬上脫模。定模旋轉(zhuǎn)到一定角度后，定模合模，整個型腔相對于di一次注射坯料向外擴(kuò)張，隨后進(jìn)行第二次不同注射料的注射成型。每個零件經(jīng)過多次注射而成，最后脫模頂出。

多組分材料復(fù)合注射成型技術(shù)的引入，可以滿足單體零件功能、性能集成復(fù)合化及節(jié)省貴重原材料、降低成本的要求。

復(fù)合技術(shù)在許多領(lǐng)域有廣泛的應(yīng)用前景，例如鋼-硬質(zhì)合金或陶瓷切削刀具、沉淀硬化不銹鋼-鐵鋁合金噴油嘴、磁性與非磁性電子元件等已經(jīng)獲得成功應(yīng)用。

我國近十年來粉末冶金成形新技術(shù)綜述

粉末冶金是一項(xiàng)集材料制備與零件成形于一體，節(jié)能、節(jié)材、高效、最終成形、少污染的先進(jìn)制造技術(shù)，在材料和零件制造業(yè)中具有不可替代的地位和作用，已經(jīng)進(jìn)入當(dāng)代材料科學(xué)的發(fā)展前沿。

   目前粉末冶金技術(shù)正向著高致密化、高性能化、低成本方向發(fā)展，本文著重介紹幾種近十年來粉末冶金零件的成形新技術(shù)。

   一、溫壓技術(shù)

   溫壓技術(shù)是粉末冶金領(lǐng)域近幾年發(fā)展起來的一項(xiàng)新技術(shù)，可生產(chǎn)出高密度、高強(qiáng)度，具有非常廣泛的應(yīng)用前景。所謂溫壓技術(shù)就是采用te制的粉末加溫、粉末輸送和模具加熱系統(tǒng)，將加有特殊潤滑劑的預(yù)合金粉末和模具等加熱至130～150℃，并將溫度波動控制在±2．5℃以內(nèi)，然后和傳統(tǒng)粉末冶金工藝一樣進(jìn)行壓制、燒結(jié)而制得粉末冶金零件的技術(shù)。其技術(shù)關(guān)鍵：一是溫壓粉末制備，二是溫壓系統(tǒng)。

   與傳統(tǒng)工藝相比，溫壓成形的壓坯密度約有0.15～0.30g／cm3的增幅，其密度可達(dá)7.45g／cm3。在相同的壓制壓力下，溫壓材料的屈服強(qiáng)度比傳統(tǒng)工藝平均高11％，極限拉伸強(qiáng)度平均高13．5％，沖擊韌性可提高33％。另外，溫壓零件的生坯強(qiáng)度高，可達(dá)2O～30MPa，粉末冶金件，比傳統(tǒng)方法提高50—100％，不僅降低生坯搬運(yùn)過程中的破損率而且能對生坯進(jìn)行機(jī)加工，表面光潔度好。此外，溫壓工藝的壓制壓力低和脫模力小，同時零件性能均一，產(chǎn)品精度高，不銹鋼粉末冶金，材料利用率高。

   溫壓工藝還有一個特點(diǎn)是工藝簡單，粉末冶金注射成型，成本低廉。研究表明，假如一次壓制、燒結(jié)的普通粉末冶金工藝的成本為1.0，則粉末鍛造的相對成本為2.0，復(fù)壓復(fù)燒的相對成本為1.5，滲銅的相對成本為1.4，而溫壓技術(shù)的相對成本為1．25。目前，采用溫壓技術(shù)生產(chǎn)的粉末冶金零件已達(dá)200多種，零件重量在5—1200g。例如，德國SinterstahlGmbH公司用溫壓技術(shù)生產(chǎn)復(fù)雜的摩擦傳動用同步齒環(huán)，在美國新奧爾蘭舉行的PM2TEC2001國際會議上獲獎。該零件的齒部密度超過7.3g／cm，環(huán)體密度超過7.1g／cm，生坯強(qiáng)度達(dá)到28MPa。采用了擴(kuò)散合金化的燒結(jié)硬壓粉末，zui低抗拉強(qiáng)度為850MPa。由于使用了溫壓技術(shù)和采用粉末冶金零件，使得綜合成本降低了38％。

   二、流動溫壓技術(shù)

   流動溫壓技術(shù)(Warm Flow Compaction，簡稱WFC)是在粉末壓制、溫壓成形工藝的基礎(chǔ)上，結(jié)合了金屬粉末注射成形工藝的優(yōu)點(diǎn)而提出來的一種新型粉末冶金零部件近凈成形技術(shù)。其關(guān)鍵技術(shù)是提高混合粉末的流動性。它通過提高了混合粉末的流動性、填充能力和成形性，從而可以在8O～130~C溫度下，在傳統(tǒng)壓機(jī)上精密成形具有復(fù)雜幾何外形的零件，如帶有與壓制方向垂直的凹槽、孔和螺紋孔等零件，而不需要其后的二次機(jī)加工。WFC技術(shù)既克服了傳統(tǒng)粉末冶金在成形復(fù)雜幾何形狀方面的不足，又避免了金屬注射成形技術(shù)的高成本，是一項(xiàng)極具潛力的新技術(shù)，具有非常廣闊的應(yīng)用前景。

   WFC技術(shù)作為一種新型的粉末冶金零部件近凈成形技術(shù)，其主要特點(diǎn)如下：(1)可成形具有復(fù)雜幾何形狀的零件；(2)壓坯密度高、密度均勻；(3)對材料的適應(yīng)性較好；(4)工藝簡單，成本低。

不銹鋼是在空氣中或化學(xué)腐蝕介質(zhì)中可以耐腐蝕的一種高合金鋼，不銹鋼是具備雅觀的外表和耐腐蝕性能好、不用經(jīng)過鍍色等表面處理工藝而發(fā)揮不銹鋼所固有的外表性能、運(yùn)用于多方面的鋼鐵的一種，通常稱為不銹鋼。

代表性能的有13鉻鋼，18-鉻鎳鋼等高合金鋼。

從金相學(xué)角度分析，道滘鎮(zhèn)粉末冶金，因?yàn)椴讳P鋼含有鉻而使外表形成很薄的鉻膜，這個膜隔分開與鋼內(nèi)侵入的氧氣起耐腐蝕的作用。為了維持不銹鋼所固有的耐腐蝕性，鋼必需含有12%以上的鉻。

不銹鋼最實(shí)用于醫(yī)院或其它衛(wèi)生條件至關(guān)重要的領(lǐng)域，尤其是在經(jīng)過二次加工拋光以后的不銹鋼效果更佳。通常條件下腐蝕環(huán)境要求光滑的外表是因?yàn)橥獗砉饣蝗菀追e垢。污垢的沉積會使不銹鋼生銹甚至造成腐蝕。

食品加工、餐飲、釀造和化工，便于清洗，有時還要運(yùn)用化學(xué)清洗劑，不易滋長細(xì)菌。不銹鋼在這方面的性能與玻璃和陶瓷可以媲美！

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