Injection molding and debinding of micro gears fabricated by micro powder injection molding

Micro powder injection molding (μPIM) was investigated for possible mass production of micro-components at relatively low cost. However, scaling down to such a level produces challenges in injection molding and debinding. Micro gears were fabricated by μPIM from in-house feedstock. The effect of injection speed and injection pressure on the replication of the micro gear cavity was investigated. Solvent debinding and thermal debinding processes were discussed. The results show that micro gears can be successfully fabricated under the injection pressure of 70 MPa and the 60% injection speed. Either too low or too high injection speed can cause incomplete filling of micro gears. The same is the case with too low injection pressure. Too high injection pressure can bring cracks. Solvent debinding of micro gears was performed in a mixture of petroleum ether and ethanol. Subsequently, micro gears were successfully debound by a multistep heating schedule.     

钨基重合金注射成形产品变形原因及其控制

研究了ＭＩＭ重合金产品在注射、脱脂和烧结３个阶段的变形原因及其解决方法，结果表明：注射时由于成形坯的冷却收缩和合模线的存在使成形坯的形状和大小与模具形腔有差异；粘结剂中聚丙烯质量分数高于３０％时可保证溶剂萃取脱脂时样品不变形；先在１３５０℃进行低温固相烧结，然后在１５３０℃进行高温液相烧结，可较好地消除烧结过程中填料对产品内孔孔径收缩的阻碍作用     

Effects of normal stress,surface roughness,and initial grain size on the microstructure of copper subjected to platen friction sliding deformation

The effects of applied normal stress, surface roughness, and initial grain size on the microstructure of pure Cu developed during platen friction sliding deformation (PFSD) processing were investigated. In each case, the deformation microstructure was characterized and the hardness of the treated surface layer was measured to evaluate its strength. The results indicated that the thickness of the deformed layer and the hardness at any depth increased with increasing normal stress. A smaller steel platen surface roughness resulted in less microstructural refinement, whereas the microstructural refinement was enhanced by decreasing the surface roughness of the Cu sample. In the case of a very large initial grain size (d > 10 mm), a sharper transition from fine-grain microstructure to undeformed material was obtained in the treated surface layer after PFSD processing.     

注射成形Fe-2Ni合金的机械性能和微观组织

采用金属粉末注射成形方法制备了Fe－2Ni合金试样，制得的试样强度、硬度指标达到了MIM协会标准的典型值，而密度、延伸率还有一定的差异．分析了烧结温度、粉末装载量、化学组成和烧结气氛对试样机械性能和微观组织的影响．     

金属粉末注射成形用石蜡-油-聚乙烯粘结剂

研制了用于Fe-2Ni粉末注射成形的石蜡-油-聚乙烯粘结剂,选择了石蜡和聚乙烯组分,考察了油的加入对组分相容性、生坯强度、粉末装载量、喂料比热容、溶剂脱脂速率的影响.实验结果表明石蜡-油-聚乙烯粘结剂是热力学不相容的体系;油的加入降低了混炼扭矩、最大粉末装载量和生坯强度,但同时也减少了注射缺陷,并使溶剂脱脂速率增大;加入该粘结剂,可使Fe-2Ni粉末装载量(体积分数)达60％,生坯强度达5.5MPa,溶剂脱脂速率大于2mm/h.     

电火花沉积加工微细结构的研究

论述了一种新的微细电火花加工方法.先确定微细电火花沉积加工工艺参数的选取原则,然后使用铜、钢和钨为电极,在空气介质中沉积出直径0.19 mm、高7.35 mm的微小圆柱体,又通过仅仅改变极性进行有选择性的去除加工.在此基础上提出单圆柱连续沉积策略,得到HIT字符型阵列.实验表明,重力对微细沉积加工的影响微弱,氩气介质有助于提高微圆柱体表面质量.最后的组织结构、能谱和硬度检测等显示,沉积材料致密、坚硬,并呈明显的分层结构.     

不同晶粒度45#钢超声辅助微铣削实验研究

超声辅助微铣削是在微铣削的加工过程中,对刀具或者工件施加一定频率和振幅的超声振动,改变材料去除机理,改善微铣削的加工特性.文中以45#钢为例研究晶粒度的大小对超声振动辅助微铣削结果的影响,对不同大小晶粒下45#钢进行了超声微铣削实验,分析材料晶粒度的大小对超声辅助微铣削实验结果的影响.通过改变微铣削工艺参数和超声振幅并进行正交实验,重点分析晶粒度的大小对铣削力,加工表面粗糙度和加工工件精度的影响.验证了在相同的工艺参数下微铣削过程中晶粒度较大的材料对应较小铣削力的结论,同时晶粒度较大的材料可以获得更好加工表面质量.      

PMMA在MlM后续热脱脂过程中的分解行为

金属粉末注射成形(MIM)粘结剂中高分子物质的分解和排除是一个较缓慢的过程,对这一过程进行理论研究,有助于指导粘结剂的设计和脱脂过程优化.为此,当Fe-2Ni粉末的注射成形坯经充分溶剂脱脂后,用热重法对坯块中的PMMA的热分解行为进行了理论研究和实验验证.假设进行一级反应,根据各种升温速率的热重计算结果,得到了喂料中PMMA热分解反应速率的理论计算表达式In(1-α)=1.33×10     

流道截面形状对微流体流动性能的影响

微尺度条件下流体的流动特性是微纳零件制造与微机械装置控制系统设计中需考虑的重要因素.采用基于Navier-stokes运动方程开发的Moldflow MPI软件,以PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）材料为对象,研究圆形、半圆形、梯形、矩形和正三角形5种微流道截面形状对非等温非牛顿流体流动性能的影响.研究结果表明：微流体在截面形态不同,长度均为50 mm微流道中的流动长度与流道截面的比表面积（截面周长与截面面积的比值）呈反比关系,比表面积越小,流动长度越大;当微流道的比表面积较小时,熔体温度与注射压力对流动长度的影响较大;当比表面积较大时,熔体温度与注射压力对流动长度的影响较小,且不论比表面积如何变化,注射压力对流动长度的影响比熔体温度对流动长度的影响显著.     

微细电火花加工过程分析及仿真

根据热传导基本理论和微细电火花加工的实际情况,建立起微细电火花加工的有限元分析模型;采用ANSYS分析软件,基于不同的热源模型对单脉冲放电情况的温度场进行了数值模拟,并利用仿真结果研究了单脉冲放电的表面粗糙度和材料去除率与放电能量的关系。     

Y-TZP纳米陶瓷的制备、结构及力学性能

采用沉淀法制备的Y-TZP纳米粉体经冷压成型后烧结成Y-TZP纳米陶瓷.结果表明,Y-TZP纳米陶瓷的密度随着烧结温度的升高和烧结时间的延长而增大,但随成型压力和初始粉体颗粒的增大而减小.而陶瓷平均晶粒尺寸随成型压力的增大和烧结时间延长而长大.烧结过程中大量单斜相ZrO2生成改变了Y-TZP纳米陶瓷的烧结行为和微结构.采用无压烧结获得了相对密度为98%、平均晶粒尺寸为60 nm的Y-TZP纳米陶瓷.Y-TZP纳米陶瓷的显微硬度主要取决于陶瓷的相对密度、相结构和晶粒尺寸,即陶瓷的四方相质量分数越高,相对密度越大,晶粒尺寸越小,则显微硬度越高.     

微磨具磨削钠钙玻璃的磨损机理实验研究

建立了微磨削过程中单颗磨粒的磨损数学模型,通过观测微磨具磨削前后直径变化、表面形貌变化及加工前后试件的表面质量,分析了微磨削过程中不同阶段磨粒的磨损情况.利用粒度500~#微磨具对钠钙玻璃进行单因素磨损实验,研究不同的磨削影响因素对微磨具磨损的影响规律.实验结果表明:随着磨削速度和进给速度增大,磨粒的磨损和破碎现象加剧;随着去除材料体积的增加,微磨具直径先是急剧减小,而后呈线性减小趋势;加工表面的粗糙度随着去除工件体积的增加总体呈下降趋势.研究结果为提高微磨具的使用寿命和加工性能提供了理论参考和实验依据.     

砂轮粒度及其修整影响GCr15钢磨削表面质量的研究

本文探讨了砂轮粒度及其修整对滚动轴承钢Gcr15磨削表面质量的影响。采用不同粒度、不同修整导程的砂轮分别在外圆磨床上进行切入式横磨,对磨削力、磨削温度、工件表层显微硬度及其表面粗糙度等影响均作了试验研究。结果表明,合理选择砂轮粒度与修整导程是提高滚动轴承钢磨削表面质量的重要途径之一。     

表面粗糙度对微尺度火焰淬熄的影响

在对不锈钢片、铝片、单晶硅以及氧化锆板等材料表面上进行化学和物理的处理,形成不同的表面粗燥度.使用这些不同表面粗糙度的平板制作缝隙燃烧室壁面.在缝隙燃烧器的两个平行板之间.使用预混甲烷/空气火焰进行燃烧实验,考察在微小空间里,表面粗糙度对火焰淬熄的影响.结果显示表面粗糙度的增加,火焰淬熄距离变小,有利于微尺度燃烧器的稳...     

Micro Structure Detection of Granite Glossy Surface Machined by Grinding Process

In the present paper, an investigation was directed t owards the micro sructure detection of granite glossy surface at each separated stage ranging from sawing to grinding. SEM was employed to study the morphol ogies of the ground surfaces. A portable roughness instrument and a gloss meter were employed to analyze the roughness and glossiness of the ground surfaces r espectively. It is shown that although the black and red granites are very different in grain size, color, machinability and composit...     

岩石节理面粗糙度的分形效应与试件尺寸影响分析

 岩石节理面的粗糙度是影响岩体形变、位移和强度的主要因素,准确量测岩石节理表面的粗糙度对评价岩石力学特性非常重要.根据分形理论,岩石节理表面具有分形特征,可用分形维数描述节理表面的起伏度,但是岩石节理表面粗糙度一般不具有严格的自相似分形性质,因此,表面分形参数(分形维数D和截距A)的量测结果受到尺度的影响.本文运用三维表面激光形貌仪扫描10个不同尺度的试件(尺寸为100mm×100mm—1000mm×1000mm),结果表明,D和A随试件尺寸增大而减小,两参数都有尺度效应,但存在一个极限尺寸.综合考虑岩石表面尺寸、试件长度以及测量尺度对岩石节理表面粗糙度的影响,提出可靠的分形测量途径.     

冷轧工艺对铁素体不锈钢成形性能的影响

为了研究冷轧工艺对新型铁素体不锈钢19Cr2Mo1W成形性能的影响,采用XRD,EBSD技术以及平均塑性应变比与粗糙度测量等手段,研究了不同压下率冷轧及随后退火过程中的织构演变和微观组织变化,并讨论了织构和微观组织对成形性能的影响.结果表明:随着冷轧压下率的增加,铁素体不锈钢中的α和γ纤维织构均有所增强,且α和γ纤维织构最终稳定取向分别为223〈110〉和111〈011〉.冷轧板α纤维织构中223〈110〉组分越强,退火后γ再结晶织构强度越高.冷轧板在1050℃退火时,薄板的γ再结晶织构强度高,再结晶组织均匀且尺寸较小,表面粗糙度最小,综合成形性能最佳.     

旋转内接微梁的动力学建模及稳定性分析

在微尺度领域,材料力学性能存在尺度效应,使微梁动力学性态较传统宏观尺度柔性梁的动力学性态呈现明显不同.对固结于旋转刚环上内接微梁刚柔耦合动力学特性进行了研究,在精确描述微梁非线性变基础上,利用偶应力理论和Hamilton变分原理,在计入微梁由于横向变而引起的轴向变二耦合量条件下,推导出一次近似耦合模.首先忽略微梁纵向变影响,给出一次近似简化模,引入无量纲变量,对简化模做无量纲化处理,分析在非惯性系下内接微梁动力学响应,并与外接微梁进行比较;其次研究尺度效应对内接微梁动力特性影响.研究发现,与外接微梁只存在动力刚化效应不同,内接微梁还存在着动力柔化效应;本文给出了内接微梁无条件稳定临界径长比以及有条件稳定临界转速计算方法;尺度效应使微梁振动频率增大,振幅减小,提高了内接微梁失稳临界转速;随着模态断数增加,内接微梁失稳临界转速减小且有收敛值.     

Zr63.36Cu14.52Ni10.12Al12非晶合金的大塑性与尺寸效应

用铜模吸铸法制备了直径为3,4和6mm的Zr63.36Cu14.52Ni10.12Al12阶梯形圆棒试样,研究了试样尺寸大小对室温塑性和强度的影响.结果表明：φ3mm试样的压缩屈服强度σs为1740.6MPa,极限强度σmax为2030.7MPa,断裂强度σcf为1510.5MPa,塑性应变εp为20.6%,表现出比较大的塑性,存在明显的加工硬化现象;φ4mm试样塑性应变εp为2.6%,屈服强度σs为1748.5MPa,断裂强度σcf为1856.6MPa;φ6mm试样塑性应变φp为0.2%,断裂强度σcf为1221.3MPa.该合金的压缩塑性应变随着块体非晶合金直径的增大而减小,存在明显的尺寸效应,尺寸效应与非晶合金的自由体积有关,冷却速率决定非晶合金中自由体积分数,试样尺寸越小,冷却速率就越大,凝固过程形成的自由体积分数越大,大的自由体积分数促进压缩过程多重剪切带的形成从而有利于塑性的提高.     

放电等离子烧结热变形Nd-Fe-B磁体的磁性能研究

采用放电等离子烧结技术,利用不同速率的快淬薄带制备出各向异性的热变形Nd-Fe-B磁体,运用振动样品磁强计和扫描电子显微镜对热变形磁体的磁性能和微观结构进行研究.结果表明：随着快淬薄带速率的增加,获得最佳磁性能的热变形温度也逐渐增加,三类热变形Nd-Fe-B磁体获得最佳磁性能的热变形温度分别为650,680和700°C;磁体最佳磁性能中的剩磁和最大磁能积随着快淬薄带速率的增加而降低,而内禀矫顽力却略有增加.磁体的晶粒尺寸随着热变形温度的增加而增大;相同热变形温度下,磁体的晶粒尺寸随快淬速率的增加而减小.