金属学基础

铁碳合金的基本组织

　　①奥氏体：碳溶于r-Fe中的间隙式固溶体称为奥氏体，常用A表示。因为面心立方晶格的r-Fe总的间隙量虽比a-Fe的小，但空隙半径比较大，所以能溶较多的碳。对粉末冶金生坯强度的这种解释就将重点放在了建立颗粒之间原子与原子的金属接触。碳在r-Fe中的溶解度随温度升高而增加，在727度时为0.77%，在1148度时达到峰值2.11%。

　　奥氏体塑性很好，强度和硬度也比铁素体高。

　　②铁素体：碳溶于a-Fe中的间隙式固溶体称为铁素体，常用F表示。2、基材广泛：Al,Ti,Zn,Zr,Mg,Nb,及其合金等。因为体心立方晶格的a-Fe总的间隙量虽大，但是间隙半径却很小，所以碳在a-Fe中的溶解度很小，室温下不超过0.005%，随着温度升高，溶解度略有增加，在727度时达到峰值，也仅有0.0218%。

　　铁素体含碳量很低，其性能接近纯铁，是一种塑性、韧性高和强度、硬度低的组织。

　　③珠光体：铁素体和渗碳体组成的机械混合物叫做珠光体，常用P表示。珠光体的平均含碳量为0.77%。MIM的发展进程20世纪70年代，美国学者Wiech首先开发出一种对金属粉末进行注射成形的粉末冶金工艺。其性能介于铁素体和渗碳体之间。一般情况下，珠光体中铁素体和渗碳体呈片状交替分布，称为片状珠光体。通过热处理可以使渗碳体呈颗粒状分布在铁素体基体上，叫做球状珠光体或粒状珠光体。

　　④渗碳体：渗碳体是铁与碳的化合物，常用Fe3C表示。渗碳体的含碳量为6.69%，熔点约为1227度，晶体结构复杂，硬度很高，脆性极大，几乎没有塑性。

　　一般来说，在铁碳合金中，渗碳体越多，合金就越硬，越脆。

　　⑤马氏体：钢加热到一定温度（形成奥氏体）后经迅速冷却（淬火），得到的能使钢变硬、增强的一种淬火组织，常用M表示,马氏体是体心正方结构。

　　马氏体转变速度极快，转变时体积产生膨胀，在钢丝内部形成很大的内应力，所以淬火后的钢丝需要及时回火，防止应力开裂。

金属注射成形（MIM）发展

金属注射成形（Metal Injection Molding，MIM）是一种适于生产小型、三维复杂形状以及具有特殊性能要求制品的近净成形工艺。

MIM是由传统粉末冶金工艺与现代塑料注射成型技术融合发展而来，其基本工艺过程是：将各种微细金属粉末（一般小于20μm）按一定的比例与预设粘结剂（各种热塑性塑料，蜡及其他材料）均匀混合，制成具有流变特性的喂料，通过注射机注入模具型腔（或多模型腔）成型出零件毛坯，毛坯件经过脱除粘结剂和高温烧结后，即可得到微观组织均匀、材料高度致密的各种金属零部件。化学抛光其长处是加工设备投资少,庞杂件能抛,速度快，防腐性好。

MIM的发展进程

20世纪70年代，美国学者Wiech首先开发出一种对金属粉末进行注射成形的粉末冶金工艺。20世纪80年代，美国伦赛尔理工学院开始开展MIM技术理论基础和应用基础的研究工作。美国Injectamax公司和德国BASF公司将脱脂时间从数十小时缩短到几个小时，而且保形性得到明显改善，产品的尺寸精度从±0.5%提高到±0.3%。21世纪后，MIM工艺进一步得到改进，新材料、新工艺不断涌现，产业化发展迅速。粘结剂比例过小时，喂料的粘度虽然提高，但是容易形成空隙，不容易注射，而且脱粘后制品容易裂纹或开裂。形状复杂、尺寸较小及产量大，这些都是MIM的强项，使其在手表、手工工具、牙齿矫正支架、汽车发动机零件、电子密封、切削工具及运动器材中找到大量应用。

MIM如何选择粘结剂

粘结剂是MIM技术的核心，MIM与常规粉末冶金方法相比的一个重要差异即粘结剂含量高。粘结剂的主要作用是充当粘结金属粉末颗粒流动的载体以及成型后保持工件形状。

MIM用粘结剂应满足如下要求：

与粉末接触角小，粘附力强且不与粉末反应；射出温度范围内粘度变化不大，但冷却时粘度变化速度快不易粘模；用量少，用较少的粘结剂能使混合料产生较好的流变性；

粘结剂的选择十分关键，若粘结剂选择不当可能产生以下缺陷：

粘结剂是怎么分类的？

一个实用的粘结剂一般由几种组元组成，每种组元有各自独特的功能，按照功能可以分为主要粘结剂、次要粘结剂和添加剂这几种。根据粘结剂体系中主要粘结剂组元及其性质可以把粘结剂体系分为热塑性粘结剂、热固性粘结剂、凝胶体系和水溶性粘结剂以及特殊体系等。对相互联锁现象的解释仍然有争议，但看起来可能是由于在由不规则颗粒压制的压坯中，在相当大程度上，相邻颗粒之间形成了较好的原子接触。

其中，热塑性粘结剂应用Zui广泛，分为石蜡基粘结剂、油基粘结剂、聚合物基粘结剂等。下表列出了几种主要MIM粘结剂体系的优缺点 ：

热塑性粘结剂一般由高分子聚合物、低分子物质以及必要的添加剂组成（石蜡基粘结剂、油基粘结剂等分类是根据低分子物质来区分的）。各组成部分作用如下：

高分子聚合物：黏度高，强度高，在注射后及脱脂过程中保持坯块形状低分子物质：粘度低，流动性好，脱脂过程中能在较低温度下首先被脱除，在坯块中留下连通空隙，有利于后期快速热熔脂的进行添加剂：改善应力、降低粘度、增加润湿性或润滑性等