混炼是一个复杂的改善粉末流动性和完成分 散的过程。常用的混炼装置有双螺杆挤出机、z形 叶轮混料机、双行星混炼机等,目前正在发展连 续混炼工艺。混炼时的加料速率、混炼温度、转 速等都会影响混炼的效果。混炼工艺步骤目前一 直停留在依靠经验的水平上,最终评价混炼工艺 好坏的一个重要指标是所得喂料的均匀性和一致 性程度。的注射充模过程,并将其和喂 料性能等相联系,优化注射条件参数,消除注射 缺陷是目前先进的实验手段,也是未来的发展趋 势。
MIM烧结工艺是将粉末或粉末压坯经过加热 而得到强化和致密化制品的方法和技术。金属 粉末或粉末压坯,在加热到低于主要成分熔点的 温度,由于颗粒之间发生粘结等物理化学作用, 得到所要求的强度和特性的材料或制品的工艺过 程,它是粉末冶金工艺的基本工序之一。烧结是 MIM工艺中的最后一步工序,烧结消除了粉末颗 粒之间的孔隙,使得MIM产品达到全致密或接近 全致密化。金属注射成形技术中由于采用大量的 粘结剂,所以烧结时收缩非常大,其线收缩率一 般达到13% -25%,这样就存在一个变形控制和 尺寸精度控制的问题。尤其是因为MIM产品大多 数是复杂形状的异形件,这个问题显得越发突 出,均匀的喂料对于最终烧结产品的尺寸精度和 变形控制是一个关键因素。高的粉末摇实密度可 以减小烧结收缩,也有利于烧结过程的进行和尺 寸精度控制。由于目前细粉末价格较高,研究粗 粉末坯块的强化烧结技术是降低粉末注射成形生 产成本的重要途径,该技术是目前金属粉末注射 成形研究的一个重要研究方面。MIM产品由于形 状复杂,烧结收缩大,大部分产品烧结完成后仍 需进行烧结后处理,包括整形、热处理(渗碳、 渗氮、碳一氮共渗等)、表面处理(精磨、离子 氮化、电镀、喷丸硬化等)等。原理是加热到高 温粉末粒子结合到一起。
烧结是粉末冶金过程中最重要的工序,在 烧结过程中,由于温度的变化粉末坯块颗粒之间 发生粘结等物理化学变化,从而增加了烧结制品 的电阻率、强度、硬度和密度,减小了孔隙度并 使晶粒结构致密化。烧结可使粉末成形的坯块由 颗粒聚集体转变为晶体结合体的材料或制品,因 而粉末烧结理论具有自己的特点。烧结一般要在 保护气氛下,有时须加入一定量的填料,在高温 烧结炉中进行。根据致密化机理或烧结工艺条件 的不同,烧结可分为液相烧结、固相烧结、活化 烧结、反应烧结、瞬时液相烧结、超固相烧结、 松装烧结、电阻烧结、电火花烧结、微波烧结和 熔浸等。常用的烧结设备有箱式炉、管式炉、马 弗炉、碳管炉、感应炉、推舟炉、带式炉、辐式 炉、反射炉等,分间
断式、半连续、连续式等几 类。采用的加热方式有电阻加热,以镣铭合金、 铁铭铝合金、钧、钥、碳化硅、硅化钥等作为发 热元件。还可以用碳管来通电发热,有时也利用 坯块本身的电阻。感应加热的应用也很普遍。
为了控制周围环境对烧结制品的影响并调整 烧结制品成分,在烧结中使用以下几类不同功能 的烧结气氛:氧化性气氛,包括纯氧、空气、水 蒸气等,用于贵金属的烧结、氧化物弥散强化材 料和某些含氧化物质点电接触材料的内氧化烧结 以及预氧化活化烧结;还原性气氛,包括氢、分 解氨、煤气、转换天然气等,用于烧结时还原被 氧化的金属及保护金属不被氧化,广泛用于铜、 铁、鸨、钥等合金制品的烧结中;惰性或中性气 氛,包括氮、氯、氮及真空等;渗碳气氛,即 CO, CH’及其他碳氢化合物的气体,对于铁及低 碳钢具有渗碳作用;渗氮气氛,即NH,以及对于 某些合金系而言的吨。对于不同合金,上述分类 可以有变化。
在烧结过程中,在不同阶段可能采用不同的 气氛。烧结制度包括升温、高温烧结、冷却等几 个部分。烧结时根据需要,可采用快速升温,也 可采用慢速升温;可直接升温到最高烧结温度, 也可分阶段逐步升温,如在需预烧或脱除成形剂 和润滑剂时的情况,烧结温度和保温时间由金属 特性和制品尺寸决定。冷却也有慢冷、快冷和淬 火等几种情况。在烧结过程中,粉末体发生以下 一系列变化:表面吸附的水分或气体挥发或分 解;应力松弛;发生回复和再结晶;原子在颗粒 表面、晶界或晶内扩散,使颗粒间的结合由机械 结合逐步转变为冶金结合,化学组分均匀化;在 有液相存在时,发生颗粒重排,固相物质的溶解 和析出,液相网络提供一物质输运的快速通道。 在这些过程的综合作用下,能获得满足一定物 理、化学和几何特性要求的材料或零件。烧结制 品往往还要进行各式各样的后处理,统称之为烧 结制品的后处理。