粉末注射成型金刚石制品的烧结工艺_伍俏平

杜夏梅等：水热碱蚀与碱溶滤联合处理制备介孔丝光沸石・ 1207 ・第41卷第9期

DOI：10.7521/j.issn.0454–5648.2013.09.07 粉末注射成型金刚石制品的烧结工艺

伍俏平1，邓朝晖1，潘占2，言佳颖1，万林林1

(1. 湖南科技大学机电工程学院，湖南，湘潭 411201；2. 湖南大学，国家高效磨削工程技术研究中心，长沙 410082)

摘要：对采用粉末注射成型技术制备的金刚石制品的烧结工艺进行了研究。通过观测金刚石制品的形貌、相对密度和抗弯强度，分析了烧结温度、烧结气氛、保温时间及升温速率等对金刚石制品烧结性能的影响，优化了烧结工艺参数。结果表明：随烧结温度的提高或保温时间的延长，金刚石制品的相对密度线性增大后趋于平缓，抗弯强度呈现出先增大后下降趋势；在真空气氛中烧结有利于制品烧结致密化和力学性能的提高；过高的升温速率会引起金刚石制品的烧结变形，过低的升温速率会造成金刚石制品处于加热过程的时间过长，影响制品性能。优化的烧结工艺参数为：烧结气氛为真空烧结，烧结温度为920℃，保温时间为10min，升温速率为5/min

℃。

关键词：金刚石制品；粉末注射成型；烧结参数；烧结性能

中图分类号：TG146.2 文献标志码：A 文章编号：0454–5648(2013)09–1207–07

网络出版时间：2013–08–29 11:49:04 网络出版地址：/kcms/detail/11.2310.TQ.20130829.1149.007.html

Sintering Process of Diamond Products by Powder Injection Molding

WU Qiaoping1，DENG Zhaohui1，P AN Zhan2，YAN Jiaying1，WAN Linlin1

(1. College of Electromechanical Engineering, Hunan University of Science and Technology, Xiangtan 411201, Hunan, China;

2. National Engineering Research Centre for High Efficiency Grinding, Hunan University, Changsha 410082, China)

Abstract: The sintering process of diamond products prepared by powder injection molding technology was discussed. Effects of parameters (i.e., sintering temperature, sintering atmosphere, time and heating speed) on the sintering performance was investigated via the analysis of morphological structure and measurement of relative density and tensile strength of the sintered diamonds products. The experimental results indicate that the relative density of the products increases, and the tensile strength increases firstly and then decreases with increasing the sintering temperature or time. The sintering of the products in a vacuum atmosphere can improve the densification and mechanical properties of the products. The products appear a sintering deformation at a high heating rate, and the performance of the products decreases at a low heating rate. The optimized sintering process can be obtained at a heating rare of 5℃/min and a sintering temperature of 920℃in vacuum atmosphere for 10min.

Key words: diamond products; powder injection molding; sintering parameters; sintering performance

常用的金刚石工具(如金刚石锯片和金刚石节块)一般由金刚石和胎体材料经混合、模压成型后烧结制备而成。但模压工艺由于自身工艺的局限，制品存在密度不均匀、孔隙率大、制品形状受到限制等不足。粉末注射成型(powder injection molding，PIM)是当今最热门的近净成型技术[1–4]。该技术是在传统粉末冶金技术基础上，创造性地结合了塑料注射成型技术发展起来的一种高新近净成形技术。由于注射成型过程中流动充模的均匀性，使得产品各处密度均匀，避免了模压工艺容易出现的密度梯度，烧结后可以达到很高的致密度，特别适合于几何形状复杂、组织结构均匀的小型零件的大批量生产[5–8]。在航空航天、电子、汽车等行业得到了应用和发展。

PIM技术经过几十年的发展，材料体系不断拓展，已从Fe–Ni合金、不锈钢、高比重合金、陶瓷等材料向更多新兴材料的方向发展，产品种类、规格也在不断扩大。目前，PIM技术已发展成金属粉末注射成型(MIM)、陶瓷粉末注射成型(CIM)以及金

收稿日期：2013–03–16。修订日期：2013–04–26。

基金项目：国家自然科学基金(51205126，50775069)项目；湖南省自然科学基金青年人才联合培养项目(12JJB006)资助。

第一作者：伍俏平(1981—)，男，博士，讲师。Received date:2013–03–16. Revised date: 2013–04–26. First author: WU Qiaoping (1981–), male, Ph.D., Lecturer. E-mail: meishanzi11@

第41卷第9期2013年9月

硅酸盐学报

JOURNAL OF THE CHINESE CERAMIC SOCIETY

Vol. 41，No. 9

September，2013