振动力场对金属粉末注射熔体流变性能及相分离的影响研究刘斌1骆接文1,2瞿金平1蔡一湘2（1．华南理工大学聚合物成型加工工程教育部重点实验室广州5106402．广州有色金属研究院，广州510650）摘要：本文介绍了动态注射成型技术在金属粉末注射成型中的应用情况，探讨了振动频率、振幅对316L不锈钢粉末喂料熔体流变性能及相分离的影响。结果表明，振动力场的引入能改善金属喂料的流动性能增加金属喂料在阿基米德螺旋模具中充模过程的流程长度；振幅、频率的改变能改善制品相分离的情况在频率为10Hz、振幅为0.1mm时对相分离的改善作用最为明显。关键词：动态注射成型；金属粉末注射；流变性能；相分离StudyontheEffectofVibrationForceFieldontheMeltRheologyandPowderPhase-isolationLiuBin1LuoJiewen1,2QuJinpin1CaiYixiang2（1.TheKeyLaboratoryofPolymerProcessingEngineeringofMinistryEducation,SouthChinaUniversityofTechnology,Guangzhou,5106402.GuangzhouResearchInstituteofNon-ferrousMetals，Guangzhou510650）ABSTRACT：Theapplicationofdynamicinjectionmoldinginthemetalinjectionmoldingisintroducedinthispaper.Thedynamicinjectionmoldingexperimentresultshowsthatthedynamicfrequencyandamplitudeamelioratethefeedstock’srheologicalpropertyandlengthentheflowlengthintheArchimedeshelicalmold.Thescanningelectronmicroscopetestresultshowsthatthedynamicfrequencyandamplitudeamelioratethefeedstocksphase-isolation.Whenthedynamicfrequencyfis10HzandtheamplitudeAis0.1mm,theaffectionisthebest..KEYWORDS：DynamicInjectionMolding;MetalPowderInjectionMolding;Rheology;Phase-isolation金属粉末注射成型（MetalpowderInjectionMolding，简称MIM）是传统的粉末冶金技术与塑料注射成型技术相结合而发展起来的一门新型粉末冶金成型技术[1]。它的基本工艺过程是：首先将金属粉末与有机粘结剂均匀混合，用注射成型机成型，然后将成型坯件中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终金属产品。金属粉末注射成型可以成型出各种具有复杂形状的型坯，免除了繁琐的多道机加工工序。在金属粉末注射成型过程中，喂料为流动状态，能均匀填充模腔，使得模腔内各点压力较一致，这样就可以消除传统粉末冶金压制成型所固有的沿压制方向密度梯度的缺陷，从而获得组织结构均匀、力学性能优异的近净成型零部件[2]。但由于喂料为金属粉末与粘结剂混合而成，这样在注射成型过程中，容易造成粉末相与粘结剂相互相分离的情况[3-4]。本文主要探讨振动力场对金属粉末注射熔体流变性能及相分离的影响。1.动态注射成型技术聚合物动态成型加工方法是华南理工大学瞿金平教授在20世纪80年代发明的一种新型的聚合物成型加工方法[5]。研究表明，动态成型加工技术具备一系列的优点。在高分子填充体系加工工程中引入振动场，对于体系的混合特性有明显的改善，实验结果表明[6]，振动力场对于填充体系的分散有显著作用，减少了团聚体的存在，在微观上使得填充体系在高分子体系中均匀分散，在宏观上表现为制品性能的改善。金属粉末注射成型与塑料注射成型有着较大的区别。在MIM成型过程中，金属粉末喂料会对螺杆和料筒产生长时间、高强度的摩擦，因此，必须将螺杆和料筒的表面进行氮化处理。同时，由于MIM喂料基金项目：国家自然科学基金项目（10590351）容易由于内摩擦产生的热量而使得粘结剂分解，从而影响流动性。其次，由于振动力场的引入，对传统的MIM工艺中的粘结剂体系一定会带来影响，比如注射压力的变化以及分散性改善等等。基于金属粉末喂料和聚合物在性能上的差异，何亮等[7]人针对金属粉末喂料高粘度、强剪切、高摩擦热的特点对塑料动态注射机的塑化部件进行了改造，制成了一台金属粉末动态注射成型机DPII-90，其原理示意图如图1所示。曾春萌等[8]人研究了在动态注射条件下，压力传递的变化情况，最终发现，螺杆振动产生的压力在通过喷嘴传递到模腔后所产生的振动力场与螺杆振动力场存在相位差。高威等[9]人利用金属粉末动态注射成型机研究了动态注射成型工艺下模腔压力的...