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电磁振动场施加对金属粉末注射成形性能的影响

刘瑞洋 邹黎明 胡可 范长增

刘瑞洋, 邹黎明, 胡可, 范长增. 电磁振动场施加对金属粉末注射成形性能的影响[J]. 钢铁钒钛, 2021, 42(2): 131-138. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.022
引用本文: 刘瑞洋, 邹黎明, 胡可, 范长增. 电磁振动场施加对金属粉末注射成形性能的影响[J]. 钢铁钒钛, 2021, 42(2): 131-138. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.022
Liu Ruiyang, Zou Liming, Hu Ke, Fan Changzeng. Effect of electromagnetic vibration field on the properties of metal powder injection molding[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2021, 42(2): 131-138. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.022
Citation: Liu Ruiyang, Zou Liming, Hu Ke, Fan Changzeng. Effect of electromagnetic vibration field on the properties of metal powder injection molding[J]. IRON STEEL VANADIUM TITANIUM, 2021, 42(2): 131-138. doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.022

电磁振动场施加对金属粉末注射成形性能的影响

doi: 10.7513/j.issn.1004-7638.2021.02.022
基金项目: 广东省国际科技合作专项(2018A050506010);广州市对外科技合作专项(201907010030);广东省科学院建设国内一流研究机构行动专项资金项目(2019GDASYL-0105077、2021GDASYL-20210302008)
详细信息
    作者简介:

    刘瑞洋(1993—),男,辽宁鞍山人,硕士,主要工作方向为粉末冶金动态注射成形和高氮奥氏体不锈钢,E-mail:lry1113@yeah.net

  • 中图分类号: TF124

Effect of electromagnetic vibration field on the properties of metal powder injection molding

  • 摘要: 在金属粉末注射成形(MIM)过程中引入电磁振动场后,采用SEM和金相显微镜分析注射生坯和烧结样品的微观组织,系统评价注射生坯和烧结后样品的密度与力学性能。通过对比不同的振动参数对注射生坯性能的影响结果,从而获得最佳的振动参数。研究结果表明当振动场引入MIM注射成形过程后,相比于静态注射会显著提高生坯和烧结样品的密度和性能,且随着振动力场的加强,密度和性能皆出现先上升后下降的现象,这与喂料流动性有关。该工艺为突破目前MIM制备大型零部件困难的技术瓶颈提供了可能。
  • 图  1  (a)动态注射机原理[13];(b)喂料DSC-TG曲线和(c)注射生坯图片

    Figure  1.  Schematic diagram of dynamic injection machine (a), DSC-TG curve (b) and green body (c)

    图  2  振动频率对注射生坯和烧结样品性能的影响(振幅30 μm)

    (a)注射生坯密度;(b)烧结试样密度;(c)工程脱脂率;(d)收缩率

    Figure  2.  Effect of frequency on properties of injection green body and sintered samples(amplitude 30 μm)

    图  3  振幅对生坯和烧结样品性能的影响 (频率3 Hz)

    (a)注射生坯密度;(b)烧结试样密度;(c)工程脱脂率;(d)收缩率

    Figure  3.  Effect of amplitude on properties of injection green body and sintered samples (frequency 3 Hz)

    图  4  不同振动参数下注射生坯SEM形貌

    (a)、(b)、(c)分别为静态注射时前端、中端、尾端注射生坯SEM形貌;(d)、(e)、(f)分别为振动频率3 Hz,振幅30 μm时前端、中端、尾端注射生坯SEM形貌;(g)、(h)、(i)分别为振动频率5 Hz,振幅30 μm时前端、中端、尾端注射生坯SEM形貌

    Figure  4.  SEM image of injecting green body generated under different vibration parameters

    图  5  不同振动参数下烧结样品的微观组织

    (a)、(b)、(c)分别为静态注射时前端、中端、尾端烧结试样SEM形貌;(d)、(e)、(f)分别为振动频率3 Hz,振幅30 μm时前端、中端、尾端烧结试样SEM形貌;(g)、(h)、(i)分别为振动频率5 Hz,振幅30 μm时前端、中端、尾端烧结试样SEM形貌

    Figure  5.  Microstructure of sintered samples generated under different vibration parameters

    表  1  样品合金成分

    Table  1.   Alloy compositions of the sample %

    CNCrNiMoMn其它Fe
    0~0.020.75~0.9016.5~17.50~0.13.3~3.510~120~0.1Balance
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    表  2  在不同振动参数下螺旋线长度

    Table  2.   Helix length with different vibrating parameters

    振动参数螺旋线长度L/mm
    频率/Hz振幅/μm
    0 0 101
    1 30 148
    2 30 119
    3 30 139
    4 30 127
    5 30 119
    3 5 125
    3 15 130
    3 45 129
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    表  3  不同参数下样品的力学性能

    Table  3.   Mechanical properties of samples generated under different parameters

    合金振动参数密度/(g·cm−3)氮含量/%R0.2/MPaRm/MPaεP洛氏硬度(HRC)
    频率/Hz振幅/μm
    X15CrMnMoN17007.500.75~0.786768252.522
    X15CrMnMoN171307.520.75~0.7871610107.026
    X15CrMnMoN172307.530.75~0.7872710008.528
    X15CrMnMoN173307.550.75~0.78725104012.028
    X15CrMnMoN174307.540.75~0.78734103010.531
    X15CrMnMoN175307.520.75~0.787209665.028
    X15CrMnMoN17357.510.75~0.787019066.926
    X15CrMnMoN173157.530.75~0.787169879.826
    X15CrMnMoN173457.530.75~0.78720100010.027
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  • 收稿日期:  2021-02-20
  • 刊出日期:  2021-04-10

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