真空燒結(jié)材料對產(chǎn)品密度的影響范文

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《現(xiàn)代冶金雜志》2015年第一期

1實(shí)驗(yàn)過程

1.1樣品制備（1）樣品原料：巴斯夫Catamold316LW注射喂料；（2）樣品形狀：28mm圓形工件（注件制品）；（3）注射機(jī)器：日精80tMIM注射機(jī)；（4）脫脂設(shè)備：克萊默催化脫脂爐（160L）；（5）燒結(jié)設(shè)備：寧波島津真空爐(200L)；（6）保護(hù)氣體：10kPa氬氣15L/min。所有樣品注件坯均在同樣的注射參數(shù)下制備，取25件無披鋒、氣泡、砂孔等不良缺陷的樣品，分成5組，每組5件（全部標(biāo)記）進(jìn)行測試，其注件密度結(jié)果如表1所示。由表1可以看出，數(shù)值保持均勻、穩(wěn)定,波動(dòng)很小，注件密度可視為是基本一致的。

將測完密度之注件坯放入烘箱，調(diào)至40℃烘干30min以上，取出后冷卻至室溫，然后將每組注件坯用同樣的方式擺放在陶瓷板上，再放入相同層數(shù)的脫脂爐內(nèi)依次進(jìn)行脫脂。各批次注件脫脂參數(shù)均一致，氮?dú)?m3/h、酸量240mL/h，脫脂完成后再將注件放入燒結(jié)爐進(jìn)行燒結(jié)。

1.2燒結(jié)曲線設(shè)定燒結(jié)曲線設(shè)定如表2所示。

1.3燒結(jié)過程燒結(jié)是MIM工藝中最重要的工序之一，不但脫除殘余粘結(jié)劑，還消除了粉末顆粒之間的孔隙，使得MIM產(chǎn)品達(dá)到全致密或接近全致密化。各批次樣品擺放方式和位置均相同，前期均在氮?dú)夥諊M(jìn)行脫脂燒結(jié)，保溫至800℃后依次設(shè)定420min、360min、300min、240min、210min升溫至燒結(jié)溫度（此段保持10kPa氬氣15L/min），保溫時(shí)間120min后強(qiáng)制冷卻至室溫，開爐取出燒結(jié)樣品，各組樣品做金相分析顯示均為奧氏體，按標(biāo)記測定每個(gè)樣品密度，其結(jié)果如表3所示。

2試驗(yàn)結(jié)果分析

依據(jù)燒結(jié)后的樣品密度數(shù)據(jù)可以看出，經(jīng)過曲線3和4(即300min、240min升溫至最高燒結(jié)溫度)燒結(jié)后的樣品密度高，且比曲線1明顯高出很多；曲線5燒結(jié)后的產(chǎn)品雖然密度也有提高，但產(chǎn)品已經(jīng)出現(xiàn)一定變形，這是由于升溫過快使得空隙縮小，同時(shí)應(yīng)力迅速增大，空隙內(nèi)部還有間隙來不及全部消除，而粉末驅(qū)動(dòng)能被動(dòng)的被削弱，這樣在冷卻階段就會出現(xiàn)應(yīng)力釋放而變形；較慢的升溫速率同樣會因?yàn)榫Ы鐢U(kuò)散速度較慢而粉末表面驅(qū)動(dòng)能在不斷消耗，在晶界運(yùn)動(dòng)擴(kuò)散過程無法達(dá)到晶格較好的重疊和滑移，這樣內(nèi)部還有一定的空隙無法消除，從而無法達(dá)到較好的致密化。

3結(jié)束語

影響產(chǎn)品最終致密化的因素較多，經(jīng)過對產(chǎn)品外觀和密度的綜合考量，在島津爐真空壓力下燒結(jié)316L樣品升溫4h～5h的實(shí)驗(yàn)條件下，能保證樣品有較高的密度；這一燒結(jié)工藝不但縮短了燒結(jié)時(shí)間，還有效提高材料密度，保證了316L制品的性能，同時(shí)可調(diào)高燒結(jié)產(chǎn)能。

作者：張新房陳興敏單位：深圳正和忠信股份有限公司MIM部