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Ti（C，N）基金属陶瓷粉末注射成形工艺和尺寸精度研究

作　者: 赵永峰
导　师: 熊惟皓
学　校: 华中科技大学
专　业: 材料学
关键词: Ti(C,N)基金属陶瓷粉末注射成形改进型蜡基粘结剂混炼脱脂烧结尺寸精度
分类号: TF124.39
类　型: 硕士论文
年　份: 2007年
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内容摘要

Ti(C,N)基金属陶瓷是一种具有高硬度和高耐磨性的结构材料,它问世于20世纪70年代。注射成形的一个主要优势就是经济的成形结构复杂的零部件。当前的应用过程中主要是以模压成形为主,相关的注射成形国内外报道很少。模压只是成形结构简单的制品,由于Ti(C,N)基金属陶瓷较难进行机械加工,所以Ti(C,N)基金属陶瓷注射成形具有十分重要的意义。目前Ti(C,N)基金属陶瓷注射成形制品烧结后的抗弯强度为700MPa,HRA为86,和模压成形相比差别较大。作为零部件近净成形技术,粉末注射成形的尺寸精度一直受到人们的关注。从目前的工业生产状况来看,粉末注射成形产品的一般尺寸精度为±0.3%,而传统的粉末冶金工艺产品尺寸精度可达±0.1%,采用机加工则更高。随着工业技术的不断进步,对粉末注射成形的精度必将提出更高的要求。基于以上思想,本文研究并研制了改进型蜡基成形剂并对Ti(C,N)基金属陶瓷进行了注射成形,与蜡基多组元粘结剂进行了工艺对比,对制品的注射坯尺寸精度控制和相关的精度模型进行了研究。改进型的成形剂体系(PW+HDPE+EVA+SA+LPW+DOP)与蜡基多组元粘结剂体系(PW+HDPE+EVA+SA)相比加入了LPW+DOP,根据改进型成形剂的特点确立了工艺的混练温度为135℃,注射温度为140℃,注射压力为11-13MPa。使用蜡基多组元粘结剂和改进型蜡基粘结剂分别对Ti(C,N)基金属陶瓷粉末注射成形,研究了热脱脂和溶剂脱脂+热脱脂工艺过程,其中包括根据粘结剂TGA制定并优化了热脱脂工艺曲线、不同的溶剂和温度对溶剂脱脂的影响、后续热脱脂工艺路线的确定。结果表明:使用改进型蜡基粘结剂的试样热脱脂工艺简单、周期短并易于控制;溶剂脱脂率明显高于使用蜡基多组元粘结剂的试样;经过溶剂脱脂+热脱脂,试样脱脂率达到96%以上;烧结试样的抗弯强度达到1300Mpa,明显高于使用蜡基多组元粘结剂的试样,从烧结样品抗弯断口和显微组织的SEM图片得到了验证。Ti(C,N)基金属陶瓷注射成形采用改进型蜡基粘结剂比蜡基多组元粘结剂脱脂效果好、力学性能高,改进型蜡基粘结剂更适合Ti(C,N)基金属陶瓷注射成形。假设烧结过程各向同性,理论上可以根据尺寸精度的要求Δa_t和烧结的收缩率S预估注射生坯应控制的质量范围:。这是一个理论公式,实际情况还要根据设备和工艺特点对它进行修正。

全文目录

摘要  4-6
ABSTRACT  6-10
1 概论  10-18
  1.1 粉末注射成形技术(PIM)的特点和发展概况  10-13
  1.2 影响PIM 制品尺寸精度的因素  13-15
  1.3 Ti(C,N)基金属陶瓷PIM 技术现状及存在问题  15-16
  1.4 论文选题依据以及基本思想  16-18
2 Ti(C,N)基金属陶瓷PIM 粘结剂体系的选择  18-25
  2.1 相容性原理  18-21
  2.2 蜡基粘结剂体系的特点和相容性  21-23
  2.3 蜡基粘结剂体系的TGA  23-24
  2.4 小结  24-25
3 Ti(C,N)基金属陶瓷粉末特点和喂料的制备  25-31
  3.1 引言  25-27
  3.2 实验方法  27-28
  3.3 结果和讨论  28-30
  3.4 小结  30-31
4 Ti(C,N)基金属陶瓷PIM 工艺参数的优化与精度控制  31-37
  4.1 注射生坯质量与尺寸精度的控制模型  31-34
  4.2 实验  34
  4.3 结果与讨论  34-35
  4.4 小结  35-37
5 Ti(C,N)基金属陶瓷PIM 脱脂工艺研究  37-47
  5.1 热脱脂  37-40
  5.2 溶剂脱脂+热脱脂  40-46
  5.3 小结  46-47
6 Ti(C,N)基金属陶瓷PIM 烧结工艺研究  47-52
  6.1 实验方法  48
  6.2 结果与讨论  48-51
  6.3 小结  51-52
7 全文总结  52-54
  7.1 全文主要结论  52-53
  7.2 全文创新点  53-54
致谢  54-55
参考文献  55-59
附录攻读硕士学位期间发表论文目录  59

Ti（C，N）基金属陶瓷粉末注射成形工艺和尺寸精度研究

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