翻译-金属基复合材料注射成型工艺总结

金属基复合材料注射成型工艺总结摘要金属注射成型（金属注射成型工艺）是一种成熟制造技术，是能够低成本高效益批量生产复杂零件的制造工艺。

这种独特处理方法能，使它对金属基复合材料的制造有吸引力。

在本文中，通过金属注射成型工艺制造金属基复合材料的研究和发展的状况进行总结，材料系统，制造方法，由此产生的材料特性和微观结构是主要的焦点。

此外，这种复合材料制造技术的不足在本文中也会介绍。

金属注射成型工艺工艺制备金属基复合材料的全部潜力有待探讨。

目录1. 介绍 (3)2. 金属基复合材料注射成型工艺 (4)2.1难熔金属基复合材料 (4)2.2 钛基复合材料 (6)2.3 金属化合物基复合材料 (6)2.4 钢基复合材料 (7)2.5双金属结构 (8)3.微注射成形 (9)4.总结 (10)1. 介绍粉末注射成型（PIM）是一种与塑料注塑成型相结合的成熟的制造技术。

粉末的能力冶金用于加工金属和陶瓷粉末（德国，1990年）。

PIM的过程通常包括四个步骤：混合，注塑成型，脱脂和烧结，如下图（图1）PIM技术的演变导致了许多变化，反映了不同的组合粉末，粘结剂，成型技术，脱脂路线，烧结做法。

金属注射成型，常用其简称金属注射成型工艺，是迄今为止使用最广泛的PIM的过程。

金属注射成型工艺吸引人的特点，非常有利于金属基复合材料的制造（MMC）或陶瓷基复合材料（CMC）。

虽然许多金属基复合材料具有独特的属性，但是无法正常实现制造工艺来实现材料，其商业用途往往受限于材料和制造成本。

通过采用金属注射成型工艺，使用复合材料的商业成本可显着降低。

在近年来，综合性的工作已进行到探索金属基复合材料的制造，并扩展到陶瓷基复合材料和部件。

金属注射成型工艺技术的复合材料制造公司甚至已建立并形成商业能力（德克尔，1989年，H. C. Starck的公司，2003年）。

最广泛的研究是PIM金属基复合材料，包括不锈钢钢，难熔金属，金属间化合物和钛合金。

虽然在理论上加强型复合材料可以采取或者连续（通常长纤维）或连续（颗粒和短纤维/晶须）的形式，流和充模的PIM程序的要求确定这是大多数应用性，为加工原料含有颗粒或短纤维。

因此，这并不奇怪迄今为止所有通过金属注射成型工艺制造的金属复合材料强度不断增加。

本文提供了一个通过金属注射成型工艺方式制造复合材料研究方法的总结。

为了保持完整性，双金属结构及表面工程金属注射成型工艺制造的组件中还包括金属基复合材料。

此外，由金属注射成型工艺制造的微结构将涵盖在本文中，即使它仍然是在实验室阶段。

2. 金属基复合材料注射成型工艺根据基体材料，复合材料的制备金属注射成型工艺可分为难溶金属基复合材料，钛基复合材料，金属间化合物基复合材料以及钢基复合材料。

双金属结构在本节也会讨论。

金属注射成型工艺的路线已启用含有成分的材料，难溶金属基复合材料的制备很难通过传统方法制造。

2.1难熔金属基复合材料钨钼是两个高熔融温度金属（3422◦C的钨和超过2623◦C的钼），在消费类电子产品，航空航天等行业得到应用，由于其优良耐热性引起电信，医疗和国防极大的兴趣。

然而，它是很难熔炼和铸造材料。

按照惯例，钨钼基合金复合材料制造方法为粉末冶金法，然后进行轻微的加工或研磨。

组件制造也是传统的粉末冶金工艺，通常仅限于简单的几何形状。

金属注射成型工艺的塑造优势使得它能够用于生产形状复杂的零件。

因此，金属注射成型工艺作为一种替代制造难熔金属材料的制造方式已被广泛探讨。

（Bruhn，Terselius ，1999年，王等，2001; Li等人，2003年;Tarata Ghita，2002年德国，1999年百色，2003年，杨等人，2000年宋等，1999年）一个重要的难熔金属基复合材料是钨铜系统，它具有优良的热管理属性和高微波的吸收能力。

它主要是用于重型电气接触和电弧耐电极。

钨铜的部分通常是编造由渗透铜成钨粉契约或液相烧结的铜粉末的混合物。

然而，传统的技术不适合小的复杂零件的批量生产。

金属注射成型工艺已实行批量生产小而精致的钨铜。

由金属注射成型工艺制备的钨镍铁复合材料已被广泛研究（Fan等，2001A，B，2002年，2004年，2005年，苏芮等等，2003;曲Huang等，2003; Li等，1998; Lee等人，2005年b;等人，2000年，2001年）钨镍铁复合材具有高密度，高强度，良好的延展性和耐腐蚀性等优点。

W - Ni- Fe体系的主要研究对象是金属注射成型工艺制造的90W -7Ni-3FE（风扇等，2001A，B，2002年，2005年;苏瑞等，2003; Huang等，2003; Lee等人，2005年；瞿等，2000，2001年）。

W-镍铁纳米复合粉体通常机械球磨制备多组分混合粘结剂，形成同质原料（苏里等。

2003年黄等，2003; Lee等人，2005年b; Fan等人，2001年，B）。

实验结果表明，铣床升级混合元素粉末，最大程度粉末装载量，同质化的原料，最终烧结。

在1350◦C至1450 ◦C的温度范围内，它具有高机械性能的完全致密的部分固态生产和极小的失真。

为了控制最终产品的尺寸偏差，范（Fan 等，2005）提出了一个考虑重量偏差的数学模型并通过实验调查核实。

此外，角色添加剂，如钼，钽和重新对组织和由金属注射成型工艺的W - Ni- Fe体系的力学性能审议通过了德国和百色（德国等，1989;百色等，1989年，1990年）。

他们的研究结果显示，即使是很小的重数量具有显着的固溶强化粮食炼油能力。

然而，转口成本高可能会限制只有特殊应用的添加剂除了。

类似的W - Cu复合，钼铜复合材料具有高导热和热膨胀密切配合，以及半导体材料的优越性。

吴铜钼铜的密度较低，在相同的重量体积较大。

在制造的复合材料过程中，烧结也是一个内在的问题。

虽然在烧结温度，基本上是没有的铜钼溶解度只有1-1.5％的Mo在熔融铜中的溶解度。

利用金属注射成型工艺工艺制备钼铜复合材料提高烧结由于在原料的超细颗粒使用。

此外，添加剂元素，具有较高的溶解度钼及与铜形成一个连续的固溶促进致密化。

柯克（柯克等人，1992年）发现，镍系统在烧结过程逐渐致密化。

然而，这是实现莫晶粒尺寸粗化的成本，并减弱热扩散。

使用超细粉末似乎更为有利因为它提出了复合材料的热扩散致密。

替代路线以改善复合材料的热扩散放大的高导电性的成分增加。

2.2 钛基复合材料钛的合金是最有前途的的金属生物材料由于其良好的医疗植入应用生物相容性，高化学稳定性，在生理环境，优良的机械性能。

他们是也因为广泛应用于航空航天应用特定的高强度和耐腐蚀性。

目前钛基复合材料的研究是通过金属注射成型工艺主要集中在生物医学领域的应用Thian和他的同事领导的研究人员在探索制造钛羟基磷灰石医疗植入应用的复合材料（Thian等，2001年）。

HA是一个磷酸钙复合[CA10（PO4）6（OH）]具有类似的组成自然骨矿物。

它是作为一种生物活性建立材料使用时。

然而，2HA本身很脆，并不能用于受载的地方。

发展钛合金复合材料的目的是结合HA 的生物活性和钛合金优良的机械性能，以避免HA的脆性和低韧性问题（Halouani 等，1994）。

要均匀的原料，Ti6Al4V的和HA粉末第一个混合浆的方法，使用聚乙烯醇（PVA）为载体（Thian等，2003）。

聚乙烯醇是通过加热删除及混合物粉末是粉碎成小颗粒，以获得Ti6Al4V/HA复合粉。

它是以Ti6Al4V为内在核心与外层包裹HA。

PAN- 250S，商业粘结剂系统还在实验阶段。

2.3 金属化合物基复合材料人们已经认识到，金属间化合物的基础上铝有吸引力的低密度的特点，高在高温下的强度，以及良好的耐腐蚀性和抗氧化能力，这是非常高的理想更换为高温合金的高温结构。

然而，它的脆性和较差的可加工性限制它们的应用范围。

不过复合强化可以提高机械性能。

PIM制造短纤维的一个独特的优势是的控制复合材料纤维的方向。

研究结果表明，扩张的流动趋向于使得纤维垂直流动方向，而压缩流趋向于使得纤维平行于流动方向，作为示意如图2（德国和Bose，1989年）。

通过适当控制注射过程中的原料流成型，沿着一定的方向的力学性能可以根据要求量身定做。

对齐成功的关键是起始粉末的大小和形态粉末对齐程度。

但是，这种方法有一些障碍，包括需要精细的球状粉末，加固和粘结剂的正确选择，并去除粘结剂。

然而，这个过程已经证明金属间化合物复合材料的潜力。

图2 注射过程中控制纤维的方向2.4 钢基复合材料相比在上一节所述的其他金属基复合材料的研究，钢基复合材料信息少的多。

这是因为钢可以相对容易地使用传统的制造加工流程，而且只需在广泛不同的合金成分，钢材属性可以控制。

因此，少数出版物上可以找到钢基复合材料的研究。

有色金属复合材料制造的主要目的金属注射成型工艺可以提高钢的耐磨性，再加塑造独特的金属注射成型工艺的优势。

TiN和TiC平均直径小于10维米可以作为增强相。

增加量控制在5％以下，以避免在注射过程中损害致密化和潜在损害。

钢粉和添加剂的粉末的起始原料混合在一起加入粘结剂。

蜡基粘结剂系统主要是在钢基体的制造以及使用。

表2表示在实验室成功地应用于一些粘合剂。

烧结通常是在还原气氛处理和温度是受到钢的基体，通常在1200°—1400°的范围内超过90％达到理论密度。

烧结钢基复合材料的一个主要挑战是在钢基体的碳含量的精确控制。

这可以通过选择粘结剂和控制部分脱脂和烧结气氛中CO气体的压力实现，但是这往往是一个试错的方法（三浦等人，1996年; Petzoldt等，1995）。

增加3-5%增加相得钢基复合材料可实现95-99％的相对密度。

（陆等人，2001年; Khakbiz等，2005年）这个密度范围内，钢材为主的金属基复合材料的耐磨性就可以大大提高。

例如，一个金属注射成型的复合材料与4140钢的基复合材料相比，磨损质量损失高10倍（三浦等，1996年）。

2.5双金属结构金属部件的使用环境一般都很恶劣。

双金属结构两种不同的材料层粘合在一起，对于这类应用有性能上的优势。

传统方式使双金属结构焊接或债券两个用料上在一起。

此外相关的高成本的二次操作，常规加入方法也有缺点。

加入的第三个材料（例如，焊接填料，粘合剂等）成为组件的危险点，从而损害了组件的性能。

压接或冷缩配合也可用于制造双金属结构，但这种方法只能适用于部分与某些特定形状（鲍姆加特纳和谭，2002年）。

金属注射成型提供另一种解决方案。

两个不同的化学性质和属性成型的金属材料可以克服这些问题。

金属注射成型生产的双金属结构在某个时候视为连续增强金属基复合材料（鲍姆加特纳谭谈，2001年，2002年等，2001; Pischang等，1994;阿尔科克等。