粉末注射成形喂料的流体动力学

本文通过合并近年来报道的高聚物和颗粒物质的流体力学理论,提出了一个描述其混合物—粉末注射成形喂料宏观力学行为的新理论.与传统的喂料非牛顿流体力学相比,该理论多出了颗粒温度和两个弹性应变张量（分别表征高聚物和颗粒物组元）等状态变量,能全面描述喂料中出现的颗粒骨架和高聚物的弹性效应.对平面定常剪切流动情形,它简化为表观剪切黏度性质与喂料一致的非牛顿流体力学方程,表明新理论包含了传统喂料理论,因此可用于研究其适用前提,和包括法向应力差系数在内的流变学参数.本工作除有助于研究复杂多相系统连续力学方程的建立方法外,还将对粉末注射成形领域关注的喂料动力学分析提供一条新途径.     

粉末注射成形热塑-热固粘结剂研究

开发了一种新型热塑 热固性粘结剂RG1 2 ,该粘结剂可直接应用于热塑性注射机 ,喂料的低温流变性能好 ,粉末临界装载量达到 5 9% .注射生坯强度和固化后成形坯强度分别达到 5 .8MPa和 17.6MPa .采用该粘结剂及相应的注射成形工艺制备的YG8,YT5硬质合金强度分别达到 2 4 80MPa和 2 10 0MPa ,硬度分别达到HRA89.7和HRA90 .4 ,制品最小尺寸偏差达到± 0 .0 2mm ,尺寸精度及保形性优于传统蜡基粘结剂 .     

不锈钢较粗粉末的注射成形

研究了粒度为－２００目的不锈钢３１６粉末的注射成形。通过原材料的选择，注射成形工艺和性能测试等实验工作发现，用较粗粉末作注射成形，也可以得到密度较高的制品，并且有较稳定的收缩率，很好的韧性和硬度，说明用不锈钢粉末注射成形法制造生产实际中的零件是完全可行的。     

粉末注射成形喂料充模过程数值分析

在简化条件下，对粉末注射成形喂料熔体在圆柱状模腔内作一维非等温流动进行了分析，用有限差分法建立了控制方程对应的差分方程组，并给出了差分方程组的求解步骤     

600碳化硅陶瓷的粉末注射成形及其导电特性

研究了碳化硅陶瓷的粉末注射成形工艺,分析了成形工艺及烧结助剂对其显微组织及力学性能的影响,探索了粉末注射成形碳化硅陶瓷的导电特性。以碳化硅为助剂的固相烧结温度为2100℃,脱脂坯烧结后具有最高的真实密度（3.12g/cm3）,相对密度达97.5%,烧结后试样由固相碳化硅组成,XRD及TEM能谱分析表明试样内部无残余氧化硅,制品晶粒平均尺寸小于1μm,室温弯曲强度达345MPa。采用直流电流电压测试方法,测定了粉末注射成形方法制得的SiC陶瓷在室温至800℃范围内的直流电导率。     

粉末注射成形充模过程仿真软件的UML建模

粉末注射成形(PIM)制品可能的缺陷通常是在注射成形中形成的,因此开发粉末注射成形充模过程仿真软件,对提高产品成品率和材料利用率有着重要的实际意义.利用面向对象的思想,采用统一建模语言(UML)描述PIM充模仿真软件MoldFill充模求解器MoldAnalyse的建模过程,并对该模块进行需求分析、总体设计和详细设计,建立了系统用户模型、静态模型和动态模型的各种视图和规范化文档,描述了系统的功能需求、功能流程、类的结构与关系、对象之间的交互以及输入和输出数据的格式,最终利用面向对象的编程语言实现了MoldFill的充模求解器模块.采用这种方式开发CAE软件开发,优化了开发过程,提高了软件的稳定性.     

粉末注射成形蜡基粘结剂溶剂脱脂行为

以YG8硬质合金为实验对象,研究了蜡基粘结剂注射成形生坯的溶剂脱脂行为,考察了时间、温度、生坯形状、厚度、表面积、粉末装载量和液固比对脱脂速率的影响,分析了各因素影响脱脂速率的原因.研究结果表明溶剂脱脂速率随温度升高而升高,随时间的延长而降低;脱脂初期扩散是控制性环节,温度是影响脱脂速率的主要因素,脱脂后期溶解成为控制性环节,浓度差成为影响脱脂速率的主要因素;液固比越大,则脱脂速率越快,粘结剂最高脱除率越高;生坯粉末装载量越高,则脱脂速率越慢,粘结剂最高脱除率越低;生坯形状对脱脂速率影响的本质是生坯厚度和表面积的影响;脱脂速率与生坯表面积成正比,与生坯厚度的平方成反比.     

注射成形AlN高导热陶瓷蜡基粘结剂

研究并开发了一种适合于AlN陶瓷注射成形的蜡基多聚合物粘结剂 .通过理论计算分析了所用粘结剂组元的热力学相容性 ,利用毛细管流变仪测量了喂料的流变性能 ,通过热重分析方法研究了粘结剂的热分解行为 ,有效地指导了脱脂工艺的设计 ,并通过考察不同温度下的脱脂形貌研究了脱脂工艺的合理性 .研究结果表明 :当粉末装载量为 6 1%时 (体积分数 ) ,该粘结剂体系和粉末能够均匀、顺利地混合 ,喂料的流变因子范围为 0 .70～ 0 .76 (15 0℃ ) ,体现出典型的假塑性流体特征并具有良好的注射性能 ;喂料有一定的温敏性 ,但是对注射压力的变化不敏感 ,最佳注射温度范围为 15 0～ 16 0℃ ;该多聚合物粘结剂在脱脂过程中能够起到优良的形状维持作用 ,对于厚度在 8mm的AlN零件 ,热脱脂总时间为 6 0h左右 ;该粘结剂体系是一种性能优异、适合于AlN陶瓷注射成形的粘结剂 .     

注射成形AIN高导热陶瓷蜡基粘结剂

研究并开发了一种适合于AIN陶瓷注射成形的蜡基多聚合物粘结剂.通过理论计算分析了所用粘结剂组元的热力学相容性,利用毛细管流变仪测量了喂料的流变性能,通过热重分析方法研究了粘结剂的热分解行为,有效地指导了脱脂工艺的设计,并通过考察不同温度下的脱脂形貌研究了脱脂工艺的合理性.研究结果表明当粉末装载量为61%时(体积分数),该粘结剂体系和粉末能够均匀、顺利地混合,喂料的流变因子范围为0.70～0.76(150℃),体现出典型的假塑性流体特征并具有良好的注射性能;喂料有一定的温敏性,但是对注射压力的变化不敏感,最佳注射温度范围为150～160℃;该多聚合物粘结剂在脱脂过程中能够起到优良的形状维持作用,对于厚度在8m的AIN零件,热脱脂总时间为60h左右;该粘结剂体系是一种性能优异、适合于AIN陶瓷注射成形的粘结剂.     

基于数值模拟的粉末注射成形工艺参数优化

在本文中,基于粉末注射成形CAE技术,采用部分因子实验设计法, 结合moldflow 软件对粉末注射成形的注射过程进行数值模拟,确定了各参数及起交互作用对坯件质量的影响程度的预测。并以此为基础,在丰庆FC-80型注塑机进行工艺实验,研究了压力、速度、时间之间的关系及其最优工艺参数组合。结果表明,温度、压力、填充速度、时间之间存在着显著的交互作用并超过了单个工艺参数的影响,实验条件下的最优工艺参数组合和数值模拟的结果较为一致,将CAE技术与实验相结合,可在较少的分析次数下获得优化工艺,从而改善了制品质量。     

基于颗粒模型的取样钳粉末注射成形

基于颗粒模型对粉末注射成形进行模拟,假设粉末为允许有重叠量的刚性体,黏结剂处理成颗粒间的黏性连接,在PFC3D离散元程序中编程模拟取样钳零件的三维粉末注射成形过程。研究结果表明:在型腔中心区域发生颗粒聚集,产生较大的中心压力,颗粒的填充速度矢量呈中心发散性,界面处颗粒密度明显小于中心区域。尖角部分由于较大的注射阻力难以填充,导致颗粒密度不均而使最终产品产生变形。对取样钳零件的实际注射实验表明确实存在粉末颗粒难以进入具有较大阻力的尖角部位而导致尖角区域存在较多黏结剂,型腔中心区域颗粒密集,而贴近型腔壁颗粒稀疏。这种粉末密度分布不均的现象与颗粒模型模拟的结论相符合。     

粉末注射成形中幂律稳态问题的数值计算

对粉末注射成形中幂律流体的稳态问题构造了牛顿迭代公式，进行数值模拟，并利用FEPG3．0软件对绕流问题进行了数值计算，获得该问题的速度场．     

粉末注射成形多相流动过程数值模拟模型

把计算流体动力学的多相流概念及两相流模型引入到粉末注射成形领域,介绍了描述粉末-粘结剂充模流动过程的单流体模型、双流体模型及欧拉-拉格朗日模型,并简要分析了各种模型的特点.分析表明,双流体模型相对于单流体模型更有利于监视两相分离、粉末聚集等出现在粉末注射成形过程中的特殊现象,并且比欧拉-拉格朗日模型更容易收敛.     

多场耦合下的粉末成形固结理论及关键技术

为了探索高致密、高性能、高精度、短流程和低成本的粉末成形固结技术,分别对温度场与应力场和电磁场、温度场与应力场等不同场耦合下的粉末成形固结理论及关键技术进行了研究.利用研制出的侧压力直接动态测量装置,揭示了温度场与应力场耦合作用下的铁基粉末致密化机理,并在此基础上,实现了对温度场与应力场耦合下的粉末成形过程的数值模拟,确立了温度场与应力场耦合下铁基粉末的成形固结工艺.同时,研制出了一套电场、磁场、温度场与应力场多场耦合的粉末成形固结设备,确立了铁基、WC基等粉末在多场耦合作用下的成形与烧结工艺,揭示了多场耦合成形的烧结机理,实现了对电磁场、应力场耦合下的温度场的数值模拟.     

智能型粉末成形液压机的研究

讨论了关于现代粉末成形液压机的液机压,模型架,控制系统三方面的设计要求,提出了控制系统的结构;讨论了基于规则智能ＰＩＤ控制和自动装粉校正问题。     

纳米晶W-Ni-Fe粉末的流变行为和烧结特性

研究了W-Ni-Fe纳米晶粉在注射成形中喂料的流变行为.纳米晶W-Ni-Fe粉采用机械合金化(MA)的方法制备,并将其与蜡基粘结剂混合形成1种喂料.讨论了MA球磨时间、纳米晶粉末体积和温度对喂料流变性的影响及采用MA制备的W-Ni-Fe纳米粉末的烧结特性.结果表明随着球磨时间增加,喂料的粘度以及粘度对剪切速率的敏感性降低,因此,在较长的球磨时间下,这种粉末喂料的流动性和成形性较好;随着粉末体积的增加,喂料的粘度遵循公式η=ηοA[1-(φ/φm)]     

粉末注射成形二维充模流动的数学分析

注射成形二维充模流动属于具有自由流动移动世界、非牛顿、非等温的流动问题.将扁平型腔内流动视为Hele Shaw流,由于模腔的复杂性及控制方程的非线性,采用数值计算得到腔内流体的压力场、温度场、速度场,得到压力和速度2个控制方程;引入2个相应的变换,将压力控制方程及速度控制方程化为拉普拉斯方程,并得到压力流函数可由拉普拉斯解表示的一个解析式,简化了计算过程,提高了计算精度,在此基础上进行计算机模拟,可检验Hele Shaw近似的精确程度.     

不同类型粉末对金属注射成形耐热合金性能的影响

研究了不同类型耐热合金粉末对金属注射成形(metal injection molding, MIM)烧结样品的致密度、金相组织、力学性能及耐蚀性能的影响. 结果表明:只要工艺控制得当,以羰基铁粉为主体的元素混合粉制备的MIM耐热合金的力学性能和耐蚀性能均优于气雾化预合金粉;前者的致密度、抗拉强度及饱和失重率分别达到98.1%、510MPa及1.3mg·cm-2;而两者的显微组织均为Fe-Cr铁素体α相,并未呈现显著的差异.     

粉末注射成形一维充填模拟

通过对矩形薄壁型腔的充填问题适当简化,编写程序对温度场及压力场进行一维数值模拟,模拟出了相应的运动前沿,得到了能够反映注射成形复杂流场耦合变化的压力场、温度场数据.     

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