17-4PH不銹鋼粉末注射成形工藝研究.pdf

1、17-4PH不銹鋼作為一種具有高強(qiáng)度和強(qiáng)耐腐蝕性的不銹鋼材料，在醫(yī)療器械、化工業(yè)、汽車制造業(yè)、軍工業(yè)、航空航天工業(yè)及核工業(yè)等方面有著廣泛的應(yīng)用，但是由于沉淀硬化而產(chǎn)生的高硬度卻使得該合金變得很難加工。為了克服加工問(wèn)題，金屬粉末注射成形技術(shù)被認(rèn)為是制造17-4PH不銹鋼的最佳替代方式。先前的一些研究已經(jīng)證明采用MIM制造17-4PH不銹鋼材料有著明顯的優(yōu)勢(shì)。但是，在17-4PH不銹鋼粉末注射成形實(shí)際應(yīng)用過(guò)程中，存在由于工藝參數(shù)不當(dāng)而引起的

2、注射缺陷、溶劑脫脂坯強(qiáng)度不夠、熱脫脂坯體變形、燒結(jié)體表面光潔度不佳等問(wèn)題。本文從金屬注射成形工藝參數(shù)優(yōu)化和粘結(jié)劑優(yōu)化兩個(gè)方面對(duì)金屬注射成形17-4PH不銹鋼工藝進(jìn)行了研究。研究結(jié)果表明:
　　注射工藝參數(shù)對(duì)注射過(guò)程的生坯缺陷控制、生坯抗彎強(qiáng)度及坯體的保形性具有重要的影響，在注射溫度147℃、壓力8.5MPa、速率70％、保壓時(shí)間1.5s及冷卻時(shí)間20s條件下，可獲得無(wú)缺陷、較高的抗彎強(qiáng)度及保形性良好的注射坯體。溶劑脫脂過(guò)程中，隨著

3、溶劑的溫度提高、坯體厚度的減小及試樣表面積與體積之比的增大，脫脂速度提高。另外，對(duì)溶劑脫脂的動(dòng)力學(xué)過(guò)程進(jìn)行了研究，得出了不同溫度下的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，有利于實(shí)現(xiàn)脫脂時(shí)間的預(yù)測(cè)、優(yōu)化脫脂過(guò)程等。通過(guò)粘結(jié)劑及喂料的TGA曲線制定了熱脫脂工藝，可獲得無(wú)缺陷熱脫脂坯體，熱脫脂坯的力學(xué)性能隨著熱脫脂坯最高溫度的提高而提高，在950℃時(shí)拉伸強(qiáng)度117.71MPa、抗彎強(qiáng)度104.81MPa。熱脫脂最高溫度與燒結(jié)溫度具有一定的匹配性，900℃熱脫脂坯體在1

4、350℃下燒結(jié)具有最高的力學(xué)性能，其抗拉強(qiáng)度為1538.57MPa，拉伸強(qiáng)度為1164.12MPa。燒結(jié)過(guò)程中，抗拉強(qiáng)度隨著保溫時(shí)間及燒結(jié)最高溫度的提高，在最高燒結(jié)溫度1350℃、保溫60min時(shí)，燒結(jié)坯抗拉強(qiáng)度最高，為1481.35MPa。
　　一定含量微晶蠟的加入，降低了喂料對(duì)注射參數(shù)的敏感性，喂料在較寬的注射參數(shù)范圍內(nèi)，可以獲得無(wú)缺陷坯體，有益于克服注射機(jī)等外界因素波動(dòng)的影響。在35℃、二氯甲烷溶劑中進(jìn)行溶劑脫脂，四種喂料坯

5、體均可快速脫脂，且均可獲得無(wú)缺陷坯體，其中，石蠟基體中添加20％微晶蠟的喂料溶劑脫脂速率最快，可達(dá)到1.444mm/h;溶劑脫脂后坯體抗彎強(qiáng)度隨著微晶蠟含量的提高而提高;石蠟基體中添加20％微晶蠟的溶劑脫脂坯具有良好的保形性。四種喂料熱脫脂抗彎強(qiáng)度隨著加入微晶蠟含量的增大而提高，可能是由于微晶蠟的加入使得喂料的均勻性得到改善，熱脫脂后，在坯體內(nèi)會(huì)形成較為均勻的孔隙形貌，相鄰金屬粉末間會(huì)有更為均勻的接觸;四種喂料熱脫脂坯均具有良好的保形性