【正文】 溫壓成形的基本工藝過(guò)程是：將專用金屬或合金粉和聚合物潤(rùn)滑劑混合后，采用特制的粉末加熱系統(tǒng)、粉末輸送系統(tǒng)和模具加熱系統(tǒng)，升溫到75～150℃，壓制成壓坯，再經(jīng)預(yù)燒、燒結(jié)、整形等工序，～／cm3的鐵基粉末冶金零件。表114列舉了幾種常用的金屬粉術(shù)注射成形材料的力學(xué)性能。此外，由于PIM技術(shù)所用的粉來(lái)一般較細(xì)，產(chǎn)品燒結(jié)后可以達(dá)到很高的密度，因此，PIM產(chǎn)品的力學(xué)性能一般優(yōu)于粉末冶金模壓和精密鑄造產(chǎn)品。采用Pm技術(shù)則可以直接制成一個(gè)整體復(fù)合部件(如圖1115所示)。PIM技術(shù)還可以實(shí)現(xiàn)零部件一體化。粉末注射成形技術(shù)由于采用了大量的黏結(jié)劑作為粉末流動(dòng)填充模腔的載體，所以可以像成形塑料那樣制備出各種任意形狀的粉末冶金零部件，這是傳統(tǒng)粉末冶金模壓工藝不可能達(dá)到的。由德國(guó)BASF公司開(kāi)發(fā)的黏結(jié)劑及其催化脫脂技術(shù)是目前應(yīng)用于工業(yè)化生產(chǎn)中最先進(jìn)的脫脂技術(shù)之一，并可為粉末注射成形廠家直接供應(yīng)喂料和提供后續(xù)生產(chǎn)工藝。采用液／固或氣／固界面反應(yīng)脫脂(即溶劑脫脂和氣相脫脂)，可以使脫脂過(guò)程由外及里推進(jìn)，可以有效地提高脫脂速率，已成為黏結(jié)劑開(kāi)發(fā)的主要發(fā)展方向。表112列舉了一些已公開(kāi)的黏結(jié)劑配方。各組元以適當(dāng)比例搭配以獲得高的粉末裝載量，最終得到高精度和高均勻性的產(chǎn)品。 黏結(jié)劑是PIM技術(shù)的核心，在PIM中黏結(jié)劑具有增強(qiáng)粉體流動(dòng)性和維持坯塊形狀的兩個(gè)基本職能，此外它還應(yīng)具有易于脫除、無(wú)污染、無(wú)毒性、成本合理等特點(diǎn)。％。另一方面，在黏結(jié)劑設(shè)汁理論和脫脂機(jī)理等研究成果的指導(dǎo)下，新一代黏結(jié)劑及其脫除技術(shù)的開(kāi)發(fā)成功，不僅使原來(lái)的脫脂時(shí)間從數(shù)十小時(shí)縮到幾個(gè)小時(shí)，而且其保形性得到明顯的改善，大規(guī)模生產(chǎn)的產(chǎn)品的尺寸精度從177。20世紀(jì)80年代由于美國(guó)政府研究機(jī)構(gòu)和大學(xué)的介入，使研究工作向深層次發(fā)展，從完全憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)入到在一定理論指導(dǎo)下工作，這一時(shí)期PIM技術(shù)得到了迅速的發(fā)展。其發(fā)展非常緩慢。1976年，第一項(xiàng)金屬粉末注射成形技術(shù)的專利授權(quán)給River。第一項(xiàng)陶瓷粉末注射成形的專利1938年授權(quán)給Schwartzwalder。因此，國(guó)際上普遍認(rèn)為該技術(shù)的發(fā)展將會(huì)導(dǎo)致零部件成形與加工技術(shù)的一場(chǎng)革命，已成為國(guó)際上“當(dāng)今最熱門的零部件成形技術(shù)”。它的基本工藝過(guò)程如圖1114所示：首先將固體粉末與有機(jī)黏結(jié)劑均勻混合并制成粒狀喂料，在加熱狀態(tài)下用注射成形機(jī)將其注入模腔內(nèi)冷凝成形，然后用化學(xué)溶解或熱分解的方法將成形坯中的黏結(jié)劑脫除，最后經(jīng)燒結(jié)致密化得到最終產(chǎn)品。將對(duì)粉末冶金技術(shù)帶來(lái)突破性的變革。另外，納米微粉作為粉末制品原料必須具有經(jīng)濟(jì)的制造方法和穩(wěn)定的質(zhì)量。 納米微粉是一種新型的粉末冶金材料和原材料，其主要應(yīng)用于高密度磁記錄材料、薄膜集成電路的導(dǎo)電材料、微孔過(guò)濾器、化學(xué)催化劑、汽車用的還原觸媒、超微粒子膜傳感器、碳纖維的氣相成核材料等。 制各超微粉末遇到最大困難是粉末的收集和存放。納米微粉具有明顯的體積和表面效應(yīng)，因此，它較通常細(xì)粉有顯著不同的物理、化學(xué)和力學(xué)特性，作為潛在的功能材料和結(jié)構(gòu)材料，超微粉末的研制已受到了世界各工業(yè)國(guó)家的重視。一般應(yīng)用的攪拌球磨機(jī)其攪拌速率約為250r／mm，實(shí)驗(yàn)室使用的有些攪拌球磨機(jī)其攪拌速率要快十倍。攪拌球磨機(jī)的操作較簡(jiǎn)單。球磨罐有純不銹鋼制的，也有內(nèi)襯了氧化鍋、氧化鋯、橡膠或聚氨基甲酸乙脂的不銹鋼罐。攪拌球磨機(jī)的球磨料的運(yùn)動(dòng)速率要比振動(dòng)球磨機(jī)和行星球磨機(jī)低，／s，因此其能量也較低。如Model 1S攪拌球磨機(jī)(美國(guó)Union Process制造，圖1113)。如圖1112所示，球磨罐外側(cè)的粉末和磨球所受的離心力的方向是相同的，因此將沿著內(nèi)壁滾動(dòng)，產(chǎn)生摩擦效應(yīng)，當(dāng)球磨罐的這一邊轉(zhuǎn)到內(nèi)側(cè)時(shí)，粉末和磨球所受的離心力的方向變?yōu)橄喾矗谥伪P離心力的作用下，粉末和磨球?qū)w向外壁，產(chǎn)生撞擊效應(yīng)，從而達(dá)到機(jī)械合金化的效果。由于球磨罐與支撐盤的旋轉(zhuǎn)方向是相反的。多個(gè)球磨罐對(duì)稱安裝在一個(gè)旋轉(zhuǎn)的圓盤上，每個(gè)球磨罐還繞自己的軸心轉(zhuǎn)動(dòng)。這是一種最為廣泛用于機(jī)械合金化的球磨機(jī)，一次可以制備幾百克粉末。 行星球磨機(jī)。它包括一個(gè)用于裝填粉求和磨球的球磨罐，球磨罐被夾緊并以每分鐘數(shù)千次的頻率前后晃動(dòng)，與此同時(shí)，球磨罐的兩端還作橫向擺動(dòng)，因此，球磨罐是沿著一個(gè)8字形的軌跡運(yùn)動(dòng)，或者是無(wú)規(guī)則軌跡的運(yùn)動(dòng)。其不同之處主要是生產(chǎn)能力、球磨效率、冷卻和加熱裝置等。選擇過(guò)程控制劑時(shí)，要仔細(xì)考察金屬粉末與過(guò)程控制劑組元間的可能化學(xué)反應(yīng)。過(guò)程控制劑的使用往往會(huì)給粉末帶進(jìn)一些夾雜物，因此，制備高純粉末時(shí)要避免使用過(guò)程控制劑。然而，對(duì)于其他體系，化學(xué)反應(yīng)可以在球磨過(guò)程中完成，也可能要經(jīng)過(guò)熱處理后才完成，還可能球磨和熱處理后仍只有部分完成。將鋁與碳或者含碳的過(guò)程控制劑一起球磨可以得到碳化鋁粉末(Al4C3)，碳化鋁粒子彌散分布在鋁合金的基體中，可顯著改善鋁合金的性能。例如：將金屬鈦在氮?dú)夥罩星蚰サ玫搅说伔勰?，其他幾種金屬氯化物粉末也已用相似的工藝制得。鈦、鋯等活性金屬在有空氣存在的情況下球磨時(shí)，會(huì)大量吸氧和吸氮，從而發(fā)生相變，包括形成新相。例如鋁會(huì)與異丙醇反應(yīng)。用這些化合物作為過(guò)程控制劑可以在粉末基體中形成彌散的碳化物和氧化物粒子，從而得到彌散強(qiáng)化材料，其中的氫元素可以在隨后的加熱或燒結(jié)過(guò)程中成為氣體逸出或被晶格吸收。在球磨過(guò)程中，這些化合物的大部分都會(huì)分解，并與粉末反應(yīng)后在其基體中形成均勻彌散分布的化合物新相。過(guò)程控制劑的種類很多，但大多數(shù)為有機(jī)化合物。 為了減少粉末間的冷焊，防止粉末發(fā)生團(tuán)聚，在機(jī)械合金化過(guò)程中往往需要在粉末中加入1％～4％的過(guò)程控制劑，特別是在有一定量的延性組元存在時(shí)。、對(duì)機(jī)械合金化技術(shù)來(lái)說(shuō)，原料粉末的粒度并不是很重要，因?yàn)榉勰┝６入S球磨時(shí)間呈指數(shù)下降(圖1110)，幾分鐘后便會(huì)變得很細(xì)，但一般說(shuō)來(lái)原始粉末粒度要小于磨球的直徑。表111列出了機(jī)械合金化技術(shù)制備的幾種氧化物彌散強(qiáng)化鎳基和鐵基超合金的室溫和高溫力學(xué)性能。還可以改變粉末的形貌； (4)可以制取具有新的晶體結(jié)構(gòu)、準(zhǔn)晶或非晶結(jié)構(gòu)的合金粉末； (5)可以使有序合金無(wú)序化； (6)可以促進(jìn)低溫下的化學(xué)反應(yīng)和提高粉末的燒結(jié)活性。它是在高能球磨機(jī)中，通過(guò)粉末顆粒之間、粉末顆粒與磨球之間長(zhǎng)時(shí)間發(fā)生非常激烈的研磨，粉末被破碎和撕裂，所形成的新生表面互相冷焊而逐步合金化，其過(guò)程反復(fù)進(jìn)行，最終達(dá)到機(jī)械合金化的目的，如圖119所示。在上述離心霧化技術(shù)中，旋轉(zhuǎn)電極法(包括PEP、EBRE、PREP)最重要，日前應(yīng)用比較廣泛，主要用于制備鎳基超合金、鈦合金、金屬間化合物、無(wú)氧銅、難熔金屬及合金等粉末。粉末粒度的大小主要受離心力的影響，旋轉(zhuǎn)速度越高，離心力越大，所得粉末越細(xì)。離心霧化法的主要缺點(diǎn)是工藝受到設(shè)備規(guī)模、生產(chǎn)過(guò)程連續(xù)化和自動(dòng)化限制，生產(chǎn)能力低，粉末價(jià)格較高。離心霧化的一個(gè)重要特點(diǎn)就是能制取幾乎所有金屬或合金的粉末，還可以制取難熔化合物(如氧化物，碳化物等)粉末。其中主要有旋轉(zhuǎn)盤法(RD)(圖113(a))、旋轉(zhuǎn)坩堝法(RC)(圖113(b))、旋轉(zhuǎn)電極法(REP(圖113(c))、電子束旋轉(zhuǎn)電極法(EBRE)、等離子旋轉(zhuǎn)電極法(PREP)(圖117)等。例如，日本太洋金屬公司為此開(kāi)發(fā)了水壓高達(dá)150MPa的超高壓水霧化設(shè)備，其平均粒度可達(dá)3～5mm。在10MPa水壓下的鋼鐵粉末粒度為100～200mm。它在純鐵粉、低合金鋼粉、高合金鋼粉、不銹鋼粉和銅合金粉的制造中具有重大的技術(shù)經(jīng)濟(jì)優(yōu)勢(shì)，是鋼鐵粉末生產(chǎn)的主要發(fā)展方向。 在金屬粉末霧化中發(fā)展最快的是20世紀(jì)60年代中期建立起來(lái)的高壓水霧化技術(shù)。但是，由于該技術(shù)采用了很小直徑的金屬液流(約1mm)，批量生產(chǎn)時(shí)其導(dǎo)液管容易被堵塞。用該技術(shù)生產(chǎn)的鋁粉的中位徑只有18m，90％粉末的粒徑小于30mm。通過(guò)提高霧化氣體的溫度，使氣體的出口速度提高，可進(jìn)一步提高細(xì)粉末的出粉率。超聲氣體霧化法具有很高的霧化效率，例如，采用超聲氣體霧化法可以制成粒徑為8mm的錫合金粉末和平均粒徑為20mm的鋁合金粉未，而且在這種鋁合金粉末中粒徑小于50mm的粉末出粉率高達(dá)90％以上。超聲氣體霧化法(USGA)是氣體霧化技術(shù)中較為先進(jìn)的一種，(80~100kHz)脈沖氣流作為霧化介質(zhì)的。 氣體霧化法所用的霧化壓力一般為2～8MPa