材料成形原理

1、西華大學(xué)材料成型原理課程流變學(xué)-粉末注射成形文獻(xiàn)綜述2015級(jí)材料科學(xué)與工程-趙祥目 錄1234摘要粉末注射成形介紹及流變學(xué)原理粉末成型的工藝及選擇結(jié)論摘要流變學(xué)出現(xiàn)于20世紀(jì)80年代，在研究橡膠、塑料、油漆、玻璃、混凝土，以及金屬等工業(yè)材料;巖石、土、石油、礦物等地質(zhì)材料;以及血液、肌肉骨骼等生物材料的性質(zhì)過程中，發(fā)現(xiàn)使用古典彈性理論、塑性理論和牛頓流體理論已不能說明這些材料的復(fù)雜特性，于是就產(chǎn)生了流變學(xué)的思想。經(jīng)過這幾十年的研究探索與發(fā)展，現(xiàn)在流變學(xué)已經(jīng)在工業(yè)生產(chǎn)、醫(yī)療衛(wèi)生以及日常生活各個(gè)方面都有應(yīng)用。主要研究集中于金屬在鑄造、鍛造，高分子聚合物的注塑成型，細(xì)胞與血液等方面概念介紹流變學(xué)：

2、是研究材料的流動(dòng)與變形的科學(xué)，在粉末注射成型等工業(yè)生產(chǎn)及日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，流變學(xué)的主要研究對(duì)象是非牛頓流體。粉末注射成形：簡稱MIM，是一門新型成型技術(shù)。它是集塑料注塑成型工藝學(xué)、高分子化學(xué)、粉末冶金工藝學(xué)和金屬材料學(xué)等多學(xué)科相互滲透交叉的產(chǎn)物，其原理是利用模具注射成型坯件并通過燒結(jié)快速制造高密度、高精度、高強(qiáng)度、三維復(fù)雜形狀的結(jié)構(gòu)零件，尤其是一些形狀復(fù)雜利用機(jī)械加工等工藝方法加工或難以加工的小型零件。粉末注射成形的優(yōu)點(diǎn)有：（1）可以自如完成，（2）成本低、效率高、一致性好等優(yōu)點(diǎn)，（3）易形成批量生產(chǎn)2材料在恒定應(yīng)變下，應(yīng)力隨著時(shí)間的變化而減小至某個(gè)有限值，這一過程稱為應(yīng)力松弛。這是材

3、料的結(jié)構(gòu)重新調(diào)整的另一種現(xiàn)象標(biāo)題蠕變是指材料在恒定載荷作用下，變形隨時(shí)間而增大的過程。蠕變是由材料的分子和原子結(jié)構(gòu)的重新調(diào)整引起的，這一過程可用延滯時(shí)間來表征。即當(dāng)卸去載荷時(shí)，材料的變形部分地回復(fù)或完全地回復(fù)到起始狀態(tài)蠕變力學(xué)流變模型：在單軸拉伸或壓縮、單剪或純剪的情況下，應(yīng)力應(yīng)變特性物理流變模型：考慮到材料物理特性、晶體內(nèi)部和邊界對(duì)流變性能的影響流變模型流變學(xué)問題分析流變模型應(yīng)力松弛蠕變此處插入文本框注射成形工藝選擇注射成形粉末的選擇注射成形粘結(jié)劑的選擇注射成形的發(fā)展趨勢與問題粉末混煉、燒結(jié)與注射粉末的選擇粉末的特性直接影響粉末注射成形的后續(xù)加工作為注射成形的主要原材料要求原料粉末細(xì)小以保證

4、良好的流變特性和較大的燒結(jié)速率粒徑小的粉末在注射成形時(shí)的流動(dòng)性好燒結(jié)快保形性好 但微細(xì)粉末生產(chǎn)成本很高且容易團(tuán)聚脫脂速率慢燒結(jié)收縮大 因此注射成形經(jīng)常使用粒徑在幾微米到微米之間的粉末，因?yàn)樾☆w粒可以填充在大顆粒的孔隙中因此高體積分?jǐn)?shù)的大顆粒和低體積分?jǐn)?shù)的中等粒度的粉末有利于獲得較高的密度但較寬的粒度分布容易造成注射成形時(shí)的兩相分離粘結(jié)劑的選擇粘結(jié)劑：為了提高壓坯的強(qiáng)度或防止粉末偏析而添加到粉末中的可在燒結(jié)前或燒結(jié)過程中除掉的物質(zhì)。粘結(jié)劑的作用：粘結(jié)劑對(duì)降低喂料的黏度非常重要，基本要求是潤濕粉末表面以使粉末具有良好的流動(dòng)性使之充滿型腔，此外粘結(jié)劑還有另外一個(gè)作用即維持產(chǎn)品形狀粘結(jié)劑的選擇一般有以

5、下幾個(gè)方面的要求（1）粘結(jié)劑充分潤濕粉末顆粒與粉末混合均勻，（2）混合后流動(dòng)性好（3）脫脂時(shí)坯料變形?。?）脫脂快無殘留（5）注射成形用粘結(jié)劑一般有結(jié)合劑潤滑劑和可塑劑表面改性劑組成，粘結(jié)劑一般占整個(gè)喂料體積的，根據(jù)主要組元和性質(zhì)可將粘結(jié)劑分為熱塑性體系熱固性體系凝膠體系和水溶性體系以及特殊體系混煉、注射、燒結(jié)粉末混煉：粉末與粘結(jié)劑混合得到均勻注射料的過程關(guān)鍵參數(shù)為混料溫度高低與剪切力大??；混煉過程中，表面活性劑可改善顆粒團(tuán)聚傾向和減少表面之間的摩擦；混料質(zhì)量的好壞直接關(guān)系到原料的流動(dòng)性，從而影響注射成型的質(zhì)量粉末注射：采用注射劑將注射料擠進(jìn)模具，在注射過程中注意注射溫度、注射壓力、注射速度等參數(shù)燒結(jié)：脫脂后胚料強(qiáng)度、密度都很低，將配料加熱到0.70.8倍熔點(diǎn)，并保溫使得粉末顆粒達(dá)到冶金結(jié)合，提高密度改善性能。粉末注射成形的問題與發(fā)展方向 注射成形的問題： 粉末極易發(fā)生自燃，因此需在氬氣保護(hù)的箱體中將微細(xì)粉末與粘結(jié)劑混合，使粉末表面被粘結(jié)劑覆蓋在喂料和燒結(jié)過程中被氧化 注射成型的發(fā)展趨勢（1）材料體系的多方向拓展（2）新粘結(jié)劑體系的開發(fā)（3）新脫脂工藝的開發(fā)以縮短脫脂時(shí)間，提高生產(chǎn)效率（4）朝著成形更小、更精細(xì)的發(fā)展結(jié)論 ( l )現(xiàn)有的流變學(xué)理論有待進(jìn)一步發(fā)展以便深人地解析有關(guān)粉末注射成形過程 中涉及到的物料流動(dòng)與變形問題 （2通過對(duì)