粉末增塑近净成形技术及致密化基础理论PDF电子书下载

第一篇 粉末注射成形基础理论与技术 1

1粉末注射成形原理与技术优势 1

1.1概述 1

1.2粉末注射成形基本工艺 2

1.3技术优势 3

2注射成形粉末颗粒特征与注射成形粉末制备 6

2.1粉末颗粒松装密度 6

2.1.1影响松装密度的因素 6

2.1.2提高松装密度的方法与途径 7

2.2注射成形粉末体的颗粒特征 7

2.2.1粉末颗粒的粒度 7

2.2.2粉末颗粒的形状 8

2.2.3粉末颗粒的比表面积 8

2.2.4粉末颗粒间的摩擦 9

2.3注射成形粉末的制备 9

2.3.1雾化法 9

2.3.2还原法 16

2.3.3羰基物热离解法 16

3粉末注射成形黏结剂设计基础 17

3.1 PIM黏结剂概述 17

3.2黏结剂设计基本原则 17

3.2.1复合组元设计原则 17

3.2.2低分子有机物组元 18

3.2.3高分子聚合物组元 19

3.2.4添加剂组元 23

3.3黏结剂组元的选择原则 25

3.3.1 PIM对黏结剂组分相容性的要求 25

3.3.2溶解度参数 25

3.3.3 Huggins-Flory相互作用参数 27

3.3.4相容性测定方法 28

3.4黏结剂分类及应用举例 28

3.4.1蜡基黏结剂 28

3.4.2油基黏结剂 29

3.4.3聚醛基黏结剂 29

3.4.4水溶性黏结剂 29

3.4.5凝胶水基体系黏结剂 30

3.4.6丙烯酸基黏结剂 30

3.4.7热固性黏结剂 31

3.4.8油+蜡基多组元黏结剂 31

3.4.9热塑-热固性黏结剂 31

3.5黏结剂设计举例 32

3.5.1油+蜡半固态黏结剂 32

3.5.2一种水溶性黏结剂的设计 35

4粉末颗粒之间及粉末颗粒与黏结剂的相互作用 39

4.1细粉末颗粒之间的相互作用 39

4.1.1表面原子的自行调整 39

4.1.2外来因素的调整 39

4.2喂料中粉末颗粒的相互作用 40

4.3喂料中有机物黏结剂与粉末颗粒之间的相互作用 42

4.3.1重力势能和浮力势能 43

4.3.2吸附层位阻效应引起的作用能 43

4.4黏结剂与粉末共混的热力学 45

4.4.1基本颗粒的分散过程 45

4.4.2杨氏方程和最小润湿角 46

4.5表面活性剂对混合料物理化学性质的影响 46

4.5.1表面活性剂对粉末颗粒相互作用的影响 46

4.5.2表面活性剂对黏结剂和粉末相互作用的影响 48

4.5.3增强表面活性剂的作用 50

5黏结剂-粉末混合料流变学行为 52

5.1概述 52

5.2流体的黏度定义及流体分类 52

5.2.1牛顿流体 52

5.2.2非牛顿流体 53

5.3粉末喂料的流变学行为 54

5.3.1流场表达式 54

5.3.2喂料流变测量学 55

5.3.3 PIM粉末喂料的本构方程 60

5.4粉末喂料流变行为的影响因素 62

5.4.1粉末装载量的影响 62

5.4.2剪切速率的影响 64

5.4.3黏结剂组成和黏结剂类型的影响 66

5.4.4表面活性剂、增塑剂等的影响 66

5.4.5 温度的影响 67

5.4.6压力的影响 68

5.4.7粉末特性的影响 68

5.5粉末喂料流变行为的标准模型 70

5.5.1粉末喂料黏度模型必须满足的基本原则 70

5.5.2粉末喂料黏度行为的模型化公式 70

5.6喂料的最佳黏性行为和综合流变学评价因子 72

5.6.1喂料最佳黏性行为 72

5.6.2综合流变学评价因子 72

6粉末注射成形充模流动计算机模拟 73

6.1 PIM充模流动计算机模拟概述 73

6.2 PIM充模流动数学模型分类 73

6.2.1单相流模型 73

6.2.2两相流模型 74

6.3 PIM充模流动数学模型 74

6.3.1单流体数学模型 74

6.3.2双流体数学模型 75

6.3.3欧拉-拉格朗日数学模型 76

6.4粉末喂料流变本构方程的选择 77

6.5 PIM充模过程的模壁边界和传热边界条件 78

6.5.1模壁边界条件 78

6.5.2传热边界条件 78

6.6数值计算方法 78

6.7 PIM充模过程计算机模拟常用软件 79

6.7.1 Phoenics软件 79

6.7.2 Fluent软件 80

6.7.3 ANSYS软件 80

6.7.4 ANSYS-CFX软件 80

6.7.5 STAR-CD软件 81

6.8 PIM充模过程计算机模拟发展展望 81

7粉末注射成形模具设计基础 82

7.1注射成形模具组成及设计步骤 82

7.1.1注射成形模具的组成部分 82

7.1.2模具设计步骤 82

7.2模腔尺寸设计 83

7.3流道系统 84

7.3.1主流道 85

7.3.2分流道 86

7.4浇口 86

7.4.1浇口的作用和设计原则 87

7.4.2浇口的形状和尺寸 87

7.5分型面 88

7.6模腔设计 89

7.6.1模腔数目设计 89

7.6.2模腔流道设计 89

7.7模具排气 90

7.7.1模具中气体的来源 90

7.7.2模具中容易困气的位置 90

7.7.3模具排气的分类和方式 90

7.8制品的顶出机构 91

7.9模具材料的设计 92

7.10模具加工 92

7.11模具装配和试模 93

7.12计算机辅助工具在模具设计中的应用 93

8黏结剂脱脂基础与方法 94

8.1引言 94

8.2脱脂基础 94

8.2.1黏结剂的作用 94

8.2.2黏结剂的热行为和热分解特性 94

8.2.3脱脂缺陷与控制 96

8.3脱脂方法 96

8.3.1热脱脂 97

8.3.2溶剂脱脂 102

8.3.3催化脱脂 106

8.4脱脂过程中碳的控制 109

8.4.1热脱脂过程碳的产生 109

8.4.2热脱脂过程中的脱碳反应 109

8.4.3脱脂坯碳的控制 109

9烧结变形控制与强化烧结 112

9.1粉末装载量对烧结变形的影响 112

9.1.1粉末装载量与线收缩率的关系 112

9.1.2提高粉末装载量的方法 113

9.2强化烧结 113

9.3（固+液）二步烧结 114

9.3.1液相烧结 114

9.3.2（固+液）二步烧结控制变形 115

9.3.3二步烧结工艺对PIM产品烧结变形的影响 116

9.4添加合金元素强化烧结（烧结助剂强化烧结） 117

9.4.1强化准则 117

9.4.2合金元素的选择 118

9.4.3烧结助剂强化烧结在PIM中的应用 119

9.5超固相线液相烧结 122

9.5.1致密化理论 122

9.5.2温度对合金性能和变形程度的影响 123

9.6压力强化烧结 127

9.7粉末活化烧结 130

9.8烧结气氛 131

10粉末注射成形技术应用 134

10.1钨合金注射成形技术 134

10.1.1粉末改性 134

10.1.2黏结剂设计 135

10.1.3脱脂工艺的研究 136

10.1.4烧结工艺研究与变形控制 138

10.1.5钨合金注射成形的优势与发展趋势 139

10.2硬质合金注射成形技术与应用 140

10.2.1黏结剂与注射工艺 140

10.2.2脱脂和烧结的碳含量控制与性能研究 143

10.2.3硬质合金注射成形技术应用 145

10.2.4硬质合金注射成形发展趋势 146

10.3陶瓷注射成形技术 147

10.3.1 CIM技术特点 147

10.3.2 CIM用粉末的特点 147

10.3.3 CIM黏结剂的研究 148

10.3.4注射成形 149

10.3.5脱脂 150

10.3.6烧结 152

10.4不锈钢注射成形技术 154

10.4.1 PIM不锈钢技术特点 154

10.4.2 PIM不锈钢合金成分体系与特性 154

10.4.3 PIM不锈钢用黏结剂设计与研究 156

10.4.4脱脂、烧结与缺陷控制 159

11粉末注射成形技术新工艺 164

11.1粉末微注射成形 164

11.1.1粉末微注射成形技术的特点 164

11.1.2粉末微注射成形技术的研究现状 165

11.1.3粉末微注射成形技术的发展趋势和应用前景 169

11.2粉末共注技术 170

11.3造孔-注射成形（PSH - PIM）技术 170

11.4低压注射成形技术 172

11.5气体/液体辅助注射成形技术 173

参考文献 175

第二篇 粉末体增塑挤压成形基础理论与技术 195

12粉末挤压成形特点与技术要求 195

12.1粉末挤压成形技术的发展历史 195

12.2增塑粉末挤压成形技术的特点及影响因素 196

12.3挤压成形的基本过程 196

12.4挤压过程中的影响因素 197

12.4.1挤压模具 197

12.4.2粉末 197

12.4.3成形剂 197

12.4.4挤压温度 197

12.4.5挤压速度 197

13粉末增塑挤压成形成形剂的设计与脱除 199

13.1成形剂设计及其脱除机理与方式的研究 199

13.2粉末挤压成形剂设计原理 200

13.2.1成形剂组元的选择原则 200

13.2.2成形剂各组元间的可混性 203

13.3成形性能及成形剂黏度 203

13.4成形剂与喂料的制备 205

13.4.1熔融法 205

13.4.2溶剂法 205

13.4.3喂料的制备 206

13.5粉末挤压流变学 207

13.5.1流变学原理概述 207

13.5.2螺杆挤压输运过程流变行为 207

13.5.3喂料熔体在流动区的流动 207

14产品设计 210

14.1形状设计 210

14.1.1对称性 210

14.1.2断面面积的差 210

14.1.3断面过渡 210

14.1.4断面形状 212

14.1.5圆角半径 212

14.2模具的典型要素 213

14.2.1模角α 213

14.2.2定径带长度h定和直径d定 213

14.2.3出口直径d出或出口喇叭锥 214

14.2.4入口圆角半径r入 214

14.2.5其他结构要素 214

14.3几种典型的挤压产品 214

参考文献 216

第三篇 粉末热压力增塑近净成形理论与技术 219

15粉末热压力增塑成形技术概述 219

15.1热压技术 219

15.2热等静压技术 220

15.3低压热等静压技术 220

15.4粉末热压力增塑成形技术的发展趋势 221

16粉末热压原理与工艺 223

16.1粉末热压致密化过程与理论 223

16.1.1粉末热压原理 223

16.1.2热压致密化理论 223

16.2粉末热压设备及其工艺 226

16.2.1热压设备 226

16.2.2热压烧结工艺参数 230

16.3粉末热压制备材料的研究应用 231

16.3.1陶瓷材料热压 231

16.3.2硬质合金热压 233

16.3.3金属陶瓷复相材料热压 234

16.3.4热压制备合金材料 238

17粉末热等静压原理与应用 241

17.1前言 241

17.1.1热等静压技术的工作原理 241

17.1.2热等静压技术的发展 241

17.1.3热等静压致密化理论 242

17.1.4热等静压的优点 242

17.2热等静压设备装置 244

17.2.1热等静压设备的分类 244

17.2.2热等静压的压力介质 245

17.3热等静压工艺 247

17.3.1热等静压工艺种类 247

17.3.2热等静压加压加热方式 250

17.3.3热等静压工艺参数和选择 252

17.4热等静压工艺的应用 253

17.4.1在硬质合金中的应用 253

17.4.2在陶瓷材料中的应用 256

17.4.3在高温合金中的应用 257

17.4.4在金属陶瓷中的应用 258

18低压热等静压原理与应用 261

18.1低压热等静压技术 261

18.2低压热等静压设备装置及工艺 261

18.2.1低压热等静压设备装置 261

18.2.2低压热等静压工艺 263

18.3低压热等静压的应用 266

18.3.1硬质合金的应用研究 266

18.3.2在陶瓷材料中的应用研究 269

18.3.3金属陶瓷的应用研究 271

参考文献 273

第四篇 大压力下粉末体热压力塑性加工成形技术 277

19粉末体热压力塑性加工原理概述 277

19.1前言 277

19.2粉末体热压力塑性加工原理 277

19.2.1基本假设 277

19.2.2金属粉末体屈服准则的建立 278

19.2.3加热状态下金属粉末体塑性变形的特点 278

19.3粉末体热压力塑性加工技术的发展趋势 279

20粉末热锻 283

20.1粉末热锻基本原理 283

20.1.1前言 283

20.1.2粉末热锻致密化变形规律 283

20.1.3热锻孔隙变形规律 284

20.1.4热锻时颗粒变形机构 286

20.2粉末热锻分类 287

20.2.1自由锻 287

20.2.2模锻 287

20.3粉末热锻模具的设计及影响因素 290

20.3.1锻模设计 290

20.3.2影响因素 290

20.4粉末热锻有限元分析 292

20.5粉末热锻的应用 294

21粉末热挤压 302

21.1概述 302

21.2粉末热挤压相对于其他成形方法的优势 302

21.3热挤压方法 302

21.4粉末热挤压对包套的要求 303

21.5粉末热挤压工艺的流程 303

21.6包套挤压过程粉末体的致密化过程及包套变形 305

21.7挤压参数对粉末热挤压过程的影响 306

21.7.1挤压比对挤压过程的影响 306

21.7.2挤压温度对挤压过程的影响 307

21.8利用粉末热挤压工艺生产钨铜材料 309

21.8.1不同加工方式对相对密度的影响 309

21.8.2微观结构变化 309

21.8.3热挤压W-Cu材料电导率的变化 310

22粉末热轧 312

22.1粉末轧制的基本概念 312

22.2粉末轧制的特点 312

22.3粉末轧制原理 312

22.4影响粉末轧制带材性能的因素 314

22.4.1金属粉末性能 314

22.4.2轧制工艺参数 315

22.4.3生带材的烧结及后处理工艺 316

22.5粉末热轧法 317

22.6钼板和钨合金的热轧工艺 317

22.6.1钼板的热轧工艺 317

22.6.2钨合金的热轧变形工艺 318

23热挤压 320

23.1热挤压及其挤压方式 320

23.2热挤压工作原理 321

23.3热挤压工艺的特点 321

23.4热挤压工艺的要求 322

23.5热挤压工艺的应用 323

23.5.1变形镁合金 324

23.5.2铝、铜及其合金 324

23.5.3钛及钛合金 324

23.5.4新型复合材料 325

23.5.5热挤压钨合金 325

23.6静液挤压在难熔金属材料挤压中的应用 328

参考文献 330