材料成形原理讲义

混炼、注射、烧结
粉末混炼：粉末与粘结剂混合得到均匀注射料的过程 关键参数为混料温度高低与剪切力大小；混炼过程中， 表面活性剂可改善颗粒团聚倾向和减少表面之间的摩 擦；混料质量的好坏直接关系到原料的流动性，从而 影响注射成型的质量 粉末注射：采用注射剂将注射料挤进模具，在注射过 程中注意注射温度、注射压力、注射速度等参数 烧结：脱脂后胚料强度、密度都很低，将配料加热到 0.7~0.8倍熔点，并保温使得粉末颗粒达到冶金结合， 提高密度改善性能。
粘结剂的选择
粘结剂：为了提高压坯的强度或防止粉末偏析而添加 到粉末中的可在烧结前或烧结过程中除掉的物质。 粘结剂的作用：粘结剂对降低喂料的黏度非常重要， 基本要求是润湿粉末表面以使粉末具有良好的流动性 使之充满型腔，此外粘结剂还有另外一个作用即维持 产品形状 粘结剂的选择一般有以下几个方面的要求 （1）粘结剂充分润湿粉末颗粒与粉末混合均匀，（2） 混合后流动性好（3）脱脂时坯料变形小（4）脱脂快 无残留（5）注射成形用粘结剂一般有结合剂润滑剂和 可塑剂表面改性剂组成，粘结剂一般占整个喂料体积 的４０～７０％，根据主要组元和性质可将粘结剂分 为热塑性体系热固性体系凝胶体系和水溶性体系以及 特殊体系
西华大学材料成 型原理课程
流变学-粉末注射成形文献综述
2015级材料科学与工程-赵祥
目录
1 摘要 2 粉末注射成形介绍及流变学原理 3 粉末成型的工艺及选择 4 结论
摘要
流变学出现于20世纪80年代，在研究橡胶、塑料、油漆、 玻璃、混凝土，以及金属等工业材料;岩石、土、石油、矿 物等地质材料;以及血液、肌肉骨骼等生物材料的性质过程 中，发现使用古典弹性理论、塑性理论和牛顿流体理论已 不能说明这些材料的复杂特性，于是就产生了流变学的思 想。经过这几十年的研究探索与发展，现在流变学已经在 工业生产、医疗卫生以及日常生活各个方面都有应用。 主要研究集中于金属在铸造、锻造，高分子聚合物的注塑 成型，细胞与血液等方面
流变 学问 题分 析
应力松 弛
流变模 型
来自百度文库
标题
材料在恒定应变下，应力 随着时间的变化而减小至 某个有限值，这一过程称 为应力松弛。这是材料的 结构重新调整的另一种现 象
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注射成形工艺选择
注射成形粉末的选择 注射成形粘结剂的选择 粉末混炼、烧结与注射 注射成形的发展趋势与问题
粉末的选择
粉末的特性直接影响粉末注射成形的后续加工 作为注射成形的主要原材料要求原料粉末细小 以保证良好的流变特性和较大的烧结速率粒径 小的粉末在注射成形时的流动性好烧结快保形 性好 但微细粉末生产成本很高且容易团聚脱脂 速率慢烧结收缩大 因此注射成形经常使用粒径 在几微米到２０微米之间的粉末，因为小颗粒 可以填充在大颗粒的孔隙中因此高体积分数的 大颗粒和低体积分数的中等粒度的粉末有利于 获得较高的密度但较宽的粒度分布容易造成注 射成形时的两相分离
结论
• ( l )现有的流变学理论有待进一步发展以便深人地解析有关粉末注射成形过程 中涉及到的物 料流动与变形问题
• （2通过对流变学体系结构进行分析，可以用模型方法建立流变学方程并进情况行解 析,在 一定程度上可以说明物料在注射成形中的变形与流动
• （3）流变学的应用对与高分子聚合物的成形、缺陷的降低都有巨大的作用
概念介绍
流变学：是研究材料的流动与变形的科学，在粉末注射成型等工 业生产及日常生活中有着广泛的应用，流变学的主要研究对象是 非牛顿流体。
粉末注射成形：简称MIM，是一门新型成型技术。它是集塑料注 塑成型工艺学、高分子化学、粉末冶金工艺学和金属材料学等多 学科相互渗透交叉的产物，其原理是利用模具注射成型坯件并通 过烧结快速制造高密度、高精度、高强度、三维复杂形状的结构 零件，尤其是一些形状复杂利用机械加工等工艺方法加工或难以 加工的小型零件。 粉末注射成形的优点有： （1）可以自如完成，（2）成本低、效率高、一致性好等优点， （3）易形成批量生产
粉末注射成形的问题与发展方向
• 注射成形的问题： • 粉末极易发生自燃，因此需在氩气保护的箱体中将微细粉末与粘结剂混合，使粉末表面被
粘结剂覆盖在喂料和烧结过程中被氧化 • 注射成型的发展趋势（1）材料体系的多方向拓展（2）新粘结剂体系的开发（3）新脱脂工
艺的开发以缩短脱脂时间，提高生产效率（4）朝着成形更小、更精细的发展
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蠕变
蠕变是指材料在恒定载荷作用 下，变形随时间而增大的过程。 蠕变是由材料的分子和原子结 构的重新调整引起的，这一过 程可用延滞时间来表征。即当 卸去载荷时，材料的变形部分 地回复或完全地回复到起始状
态
蠕变
流变模型
力学流变模型：在单轴拉伸或压缩、 单剪或纯剪的情况下，应力应变特性 物理流变模型：考虑到材料物理特性、 晶体内部和边界对流变性能的影响