球磨高氮不锈钢粉末特性及注射喂料流变性能

发布时间：2020-01-19 11:13

【摘要】：采用高能球磨技术制备了高氮节镍不锈钢近球形复合粉末,与石蜡基多聚合物组元黏结剂混炼制成金属注射成形喂料,研究了注射喂料的黏度、剪切速率以及温度等对黏度的影响。结果表明:高能球磨能够显著改善高氮不锈钢粉末的工艺特性,球磨60 h得到的粉末颗粒细小,球形度较好,振实密度高,适合用来制作高质量的金属注射成形喂料。其中,粉末装载量为58%的喂料应变敏感因子最小(n=0.45),粘流活化能最低(E=28.70 kJ/mol),综合流变学因子最大(αSTV=2.96),表明该喂料具有最好的综合流变性能,非常适宜进行后续注射成形工艺。
【图文】：

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苛俗⑸湮?料的黏度值，用S250-MK2型场发射扫描电镜观察球磨粉末及注射样品的微观组织形貌。2结果与分析2.1球磨粉末的特性在转速为400r/min，球料比10:1条件下，球磨不同时间粉末的主要性质如表1所示。可见随着球磨时间的延长，粉末的氮含量持续增长，平均粒度则不断减小，粒度分布变窄，比表面积随之变大，粉末的松装密度和振实密度逐渐提高。当球磨达到60h时，粉末颗粒尺寸变得非常细小(中位径10μm左右)，比表面积最大，含氮量很高(1.32%)，振实密度较高(为理论密度的59.1%)，，同时粉末颗粒的球形度也较好，如图1所示。高的振实密度有助于提高注射喂料装载量，大的比表面积能提高粉末烧结活性，好的球形度则有利于改善粉末流动性，使之更加适宜后续金属注射成形要求。增加球磨时间至72h，粉末粒度有所粗化，而比表面积变化不大。说明球磨60h粉末已经达到高能球磨的动态平衡阶段，继续延长球磨时间，由于冷焊作用占优势，粉末也很难被细化，只会带来粉末体的过分团聚和杂质含量的上升，对合金的最终性能造成不良影响。因此本实验中选择的注射成形用粉末为高能球磨60h的近球形高氮不锈钢粉末。2.2注射喂料的黏度在注射成形工艺过程中，评价喂料流变性能的主要指标是喂料黏度以及黏度对应变和温度的敏感性[13]。黏度为剪切应力和剪切速率之比，表征了熔体抵抗外力引起流动变形的能力，反映了喂料流动性能的好坏。黏度值越小，说明流动性越好，注射时填充模腔性能越好。将球磨60h粉末与石蜡基多聚合物组元粘接剂进行混炼制成分布均匀的注射喂料。实验配制了4种不同装载量的注射喂料，分别为54%、56%、58%和60%。采用毛细管流变仪测量喂料在不同温度和剪切速率下的黏度值，其结果如表2所示。从表中可以看出，随着剪

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