工艺参数对金属粉末共注射成形芯层熔体形貌的影响

分别以316L(40%,体积分数)、316L(60%)为芯、壳层喂料,研究工艺参数如壳层熔体温度、壳层注射速度和延迟时间对粉末共注射芯层熔体形貌的影响;分析工艺参数对金属共注射芯层形貌影响的流变学机理。结果表明:芯层熔体前沿呈蘑菇状;固定芯层熔体温度,随着壳层熔体温度的升高,芯层穿透深度从148 mm减小到136 mm,最大穿透宽度从133 mm增加到139 mm;随壳层注射速度的增加,芯层穿透深度从148 mm减小到143 mm,而芯层穿透宽度的变化规律不明显;随着芯层熔体延迟时间的增大,芯层穿透深度从146 mm增加到154 mm,穿透宽度从118 mm增加到136 mm。

粉末共注射成形充模流动过程前沿位置及场分布的数值模拟

对粉末共注射充模流动过程进行数值分析和实验验证。采用实验和数值拟合的方法确定芯/壳层界面的厚度,并运用改进的控制体积法对芯、壳层喂料前沿进行追踪。采用有限元和有限差分法对控制方程组进行数值求解,用Matlab进行程序开发,获得芯、壳层充模过程中的熔体前沿分布以及温度场和压力场的分布情况。将模拟结果与实验结果进行对比分析,发现在充填初期,模拟的喂料前沿位置与实验较为吻合,但随着充填的进行,两者偏差增大,其原因可能是在模拟过程中没有考虑注射坯的收缩。

Fe-2Ni/Fe-2Ni-xCr梯度功能材料的共烧结致密化行为和界面强度

目前共烧结工艺相容性问题是限制粉末共注射成形以及梯度功能材料制备技术的关键问题之一,由于共烧结异种材料的烧结行为不一致,极易在界面处产生烧结界面应力,造成异种材料共烧结界面变形、开裂等缺陷。因此,对共烧结进行实验研究,探索适当的工艺参数和工艺路线显得极为重要,故本文作者选用Fe-2Ni/Fe-2Ni-0.3C、Fe-2Ni/Fe-2Ni-(0.5、1、3)Cr多种共烧结材料体系进行共烧结相容性研究。结果表明共烧结后的Fe-2Ni/Fe-2Ni-0.3C、Fe-2Ni/Fe-2Ni-0.5Cr、Fe-2Ni/Fe-2Ni-1Cr试样界面结合强度较高,达到甚至超过了强度较弱端的强度,而Fe-2Ni/Fe-2Ni-3Cr共烧结则容易出现裂纹;实验结果说明共烧结会造成试样中存在密度梯度,缩小界面处相容性差异,从而提高界面结合强度。