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摘要：金属(陶瓷)粉末注射成型技术（Metal Powder Injection Molding，简称MIM）作为一种制造高质量精密零件的近净成形技术。介绍了金属粉末注射工艺在钨镍铁材料中的应用。
关键词：金属粉末注射成型技术;钨镍铁材料
1、金属(陶瓷)粉末注射成型技术（Metal Powder Injection Molding，简称MIM）作为一种制造高质量精密零件的近净成形技术，具有常规粉末冶金和机加工方法无法比拟的优势。
1.1、粉末注射成形技术的特点
与传统粉末冶金和精密铸造相比，粉末注射成形技术采用了大量的黏结剂作为粉末流动填充
模腔的载体，所以可以像成形塑料那样制备出各种任意形状的粉末冶金零部件，这是传统粉末冶金模压工艺不可能达到的。由于注射成形是一种近净形成形工艺，产品基本上不需要后续加工，有些需要几十道机加工工序才能完成的产品采用PIM可以一次成形，制造成本相对较低。PIM技术还可以实现零部件一体化。由于加工技术或者材料性能的原因，有些部件采用传统技术制造时，需要加工成几个零件来组装，有时几个零件的材料还不一样。采用，PIM技术则可以直接制成一个整体复合部件HJ。由于注射成形的原料是以流态状均匀充填模腔，成形坯粉末密度分布均匀，避免了粉末冶金模压工艺中由于模壁摩擦压力损失所造成的成形坯密度分布不均匀问题，这样可以大大减少烧结变形。PIM产品形状可以非常复杂和非常细小(厚度可小于0．25mm)，可以成形为最终的几何形状。与精密铸造相比，尺寸精度高，表面粗糙度低，无需或稍需后续加工外，由于PIM技术所用的粉末一般较细，产品烧结后可以达到很高的密度，因此，PIM产品的强度、硬度、塑性等力学性能一般都优于粉末冶金模压及精密铸造产品。PIM原材料利用率高，对于原材料较贵、本身只能采用粉末方法生产的形状复杂的零部件(如高密度合金、硬质合金、特种陶瓷等)具有更大的优势与潜力。
1.2金属注射成型技术技术的主要生产步骤如下：金属粉末与粘结剂混合——制粒——注射成形——脱脂——烧结——后续处理——最终产品，该技术适用于大批量生产性能高、形状复杂的小尺寸的粉末冶金零部件。 
2、钨基重合金广泛应用于航空航天、国防、医疗器件和科学器材等方面。该合金的微观组织由钨颗粒和呈网状的延性基体相组成，一般采用传统粉末冶金成形制作。形状复杂的产品不能由传统压制成形工艺直接得到，往往还需要进行机加工，这对原材料成本相对较高的钨基合金而言无疑大大地增加了生产成本。金属粉末注射成形是传统粉末冶金工艺与现代注塑成形技术相结合而产生的一门金属零部件近净形成形高新技术，它可以直接制备出形状十分复杂的金属零部件。 下表是MIM工艺与传统的粉末冶金工艺的比较；
2.1 钨基合金包括钨基高比重合金(如w-Ni—Fe，w—Ni—Cu,W-Cu等)。它们所共有的特性是高熔点、高强度、高硬度和高耐磨性，除此之外，还具有其它诸多优异性能，如密度高(16．5～19．o—cm3)、延性好(指W-Ni—Fe高比重台金)、热膨胀系数小、抗蚀性和抗氧化性能好以及导电导热性能好，因此在尖端科学领域、国防工业和民用工业中都已得到了非常广泛的应用，
2.2 钨镍铁合金性能
钨镍铁合金是以钨为基体加入少量镍、铁等合金元素组成的合金，具有：密度高（~18.8g/cm3）且可调、吸收高能射线能力强（比铅的射线吸收系数高1/3）、热膨胀系数低（4~6×10-6/℃）、塑性好、强度和弹性模量高、可加工、可焊接等特点。广泛应用于射线防护与引导（超链接）、工业配重部件（超链接）、安全和防御用零部件（超链接）等。
3、金属注射成形技术在钨镍铁合金中的应用
3.1 集束箭弹小箭
集束箭弹是近战突击霰弹枪所用的一种先进弹种，其侵彻、杀伤功能主要由小箭完成。小箭由钨基高比重合金上箭体和低合金钢尾冀组合而成，尺寸小，形状复杂。采用MIM技术制备集束箭弹小箭，首先是制备出 w —Ni—Fe上箭体，然后将低合金钢尾翼成形坯热脱脂后在一定温度下预烧结，再将两者装配起来进行组合烧结而得到复合小箭。采用该技术生产的小箭不仅精度高，飞行稳定，穿透能力强，而且其制造成本不到机械加工的三分之一。
3.2 枪弹弹心高比重合金弹心是枪弹的重要零件，起到侵彻头盔、避弹衣等单兵防护和杀伤人员的作用。该零件尺寸小、结构复杂，物理机械性能要求高，过去采用机械加工的成型工艺不仅耗时费力，而且浪费了大量的原材料。该零件采用97W —Ni—Fe台 金制成及 MIM技术，可一次直接成形，材料利用率达 100％。制得的弹心主要技术指标：密度 P≥18．5g／cm3，抗拉强度如≥900MPa，伸长率 a≥l1％3．3 高比重钨球
3.3 配重件
不同形状的高比重台金配重件在小型电器上应用非常广泛。 前均采用压制／烧结后机械加工制得，后续机械加工工艺不仅成本高，且无法保证每一产品重量均匀，需花费大量人工检验，成品率低，采用金属注射成形技术，不仅容易成形产品各种细节，且大批量注射成形保证了件与件之问，批与批之间产品均匀一致，极大的提高了生产效益，降低了工艺成本。平均成本降低70％。
4、结语：
钨合金零件只能采用粉末冶金方法生产。由于其强度、硬度高，烧结后机械加工异常困难。且对于长径比较大的产品．压制时会产生密度不均匀，导致烧结后出现变形和尺寸偏差。采用金属注射成形技术一方面可以直接一次成形形状复杂的零部件，另一方面由于是喂料均匀流动充填模腔，成形坯各处密度均匀，消除了压制过程中不可避免的密度梯度现象。MIM技术产生和发展以来，已被应用制备了许多种不同的高比重钨合金零部件。
参考文献
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作者简介：牛恒军 ，男(1979年12月—)，山东梁山人，大学本科，山东金珠材料科技有限公司从事金属粉末注射成型工艺研究工作。
论文作者:牛恒军
论文发表刊物:《知识-力量》2018年3月下
论文发表时间:2018/5/25
标签：合金论文; 技术论文; 粉末冶金论文; 工艺论文; 粉末论文; 形状论文; 密度论文; 《知识-力量》2018年3月下论文;