金屬學(xué)基礎(chǔ)

鐵碳合金的基本組織

　?、賷W氏體：碳溶于r-Fe中的間隙式固溶體稱為奧氏體，常用A表示。根據(jù)粘結(jié)劑體系中主要粘結(jié)劑組元及其性質(zhì)可以把粘結(jié)劑體系分為熱塑性粘結(jié)劑、熱固性粘結(jié)劑、凝膠體系和水溶性粘結(jié)劑以及特殊體系等。因?yàn)槊嫘牧⒎骄Ц竦膔-Fe總的間隙量雖比a-Fe的小，但空隙半徑比較大，所以能溶較多的碳。碳在r-Fe中的溶解度隨溫度升高而增加，在727度時(shí)為0.77%，在1148度時(shí)達(dá)到峰值2.11%。

　　奧氏體塑性很好，強(qiáng)度和硬度也比鐵素體高。

　?、阼F素體：碳溶于a-Fe中的間隙式固溶體稱為鐵素體，常用F表示。該工藝技術(shù)不僅具有常規(guī)粉末冶金工藝工序少、無(wú)切削或少切削、經(jīng)濟(jì)效益高等優(yōu)點(diǎn)，而且克服了傳統(tǒng)粉末冶金工藝制品密度低、材質(zhì)不均勻、機(jī)械性能低、不易成型薄壁、復(fù)雜結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)，特別適合于大批量生產(chǎn)小型、復(fù)雜以及具有特殊要求的金屬零件。因?yàn)轶w心立方晶格的a-Fe總的間隙量雖大，但是間隙半徑卻很小，所以碳在a-Fe中的溶解度很小，室溫下不超過(guò)0.005%，隨著溫度升高，溶解度略有增加，在727度時(shí)達(dá)到峰值，也僅有0.0218%。

　　鐵素體含碳量很低，其性能接近純鐵，是一種塑性、韌性高和強(qiáng)度、硬度低的組織。

　?、壑楣怏w：鐵素體和滲碳體組成的機(jī)械混合物叫做珠光體，常用P表示。工藝流程：曝光法：工程根據(jù)圖形開(kāi)出備料尺寸-材料準(zhǔn)備-材料清洗-烘干→貼膜或涂布→烘干→曝光→顯影→烘干-蝕刻→脫膜→OK網(wǎng)印法：開(kāi)料→清洗板材(不銹鋼其它金屬材料)→絲網(wǎng)印→蝕刻→脫膜→OK技術(shù)特點(diǎn):優(yōu)點(diǎn)：1、可進(jìn)行金屬表面細(xì)微加工。珠光體的平均含碳量為0.77%。其性能介于鐵素體和滲碳體之間。一般情況下，珠光體中鐵素體和滲碳體呈片狀交替分布，稱為片狀珠光體。通過(guò)熱處理可以使?jié)B碳體呈顆粒狀分布在鐵素體基體上，叫做球狀珠光體或粒狀珠光體。

　?、軡B碳體：滲碳體是鐵與碳的化合物，常用Fe3C表示。滲碳體的含碳量為6.69%，熔點(diǎn)約為1227度，晶體結(jié)構(gòu)復(fù)雜，硬度很高，脆性極大，幾乎沒(méi)有塑性。

　　一般來(lái)說(shuō)，在鐵碳合金中，滲碳體越多，合金就越硬，越脆。

　?、蓠R氏體：鋼加熱到一定溫度（形成奧氏體）后經(jīng)迅速冷卻（淬火），得到的能使鋼變硬、增強(qiáng)的一種淬火組織，常用M表示,馬氏體是體心正方結(jié)構(gòu)。

　　馬氏體轉(zhuǎn)變速度極快，轉(zhuǎn)變時(shí)體積產(chǎn)生膨脹，在鋼絲內(nèi)部形成很大的內(nèi)應(yīng)力，所以淬火后的鋼絲需要及時(shí)回火，防止應(yīng)力開(kāi)裂。

3D打印技術(shù)和MIM技術(shù)分析對(duì)比

金屬粉末冶金注射成形（l injection Molding ,簡(jiǎn)稱“MIM”）是傳統(tǒng)粉末冶金工藝與現(xiàn)代塑料注射成形技術(shù)相結(jié)合而形成的一門新型近凈型成形技術(shù)。2、基材廣泛：Al,Ti,Zn,Zr,Mg,Nb,及其合金等。MIM技術(shù)在制備幾何形狀復(fù)雜、組織結(jié)構(gòu)均勻、性能優(yōu)異的近凈形零部件方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)。MIM技術(shù)在加工體積很小、形狀復(fù)雜而對(duì)材料要求很高的各中異型部件方面有優(yōu)勢(shì)，也適合于制作高精度微創(chuàng)醫(yī)用器械關(guān)鍵部件。也可以制作不同材料的精密結(jié)構(gòu)件，如陶瓷、鋁合金、不銹鋼、鈦及鎳鈦合金等。

3D打印適合運(yùn)用于航天，等個(gè)性化定制小批量制造需求，但如果把3D打印技術(shù)和金屬粉末注射成型工藝結(jié)合起來(lái)，會(huì)有更好的經(jīng)濟(jì)效益。

金屬注射成形（MIM）在電子行業(yè)中的應(yīng)用

電子儀器產(chǎn)業(yè)是MIM零件的主要應(yīng)用領(lǐng)域，在亞洲約占MIM零件銷售額的50%。電子器件的微型化需要生產(chǎn)成本較低的，性能較好的，更小的零件，這正是MIM零件的優(yōu)勢(shì)所在。[1]

MIM在中國(guó)的發(fā)展受益于電子行業(yè)（如手機(jī)產(chǎn)業(yè)等）的帶動(dòng)，從2009年開(kāi)始整個(gè)行業(yè)扶搖直上；尤其到2011年中后，更因?yàn)槭芴O(píng)果與三星電子兩家的商品競(jìng)爭(zhēng)，在手機(jī)裝置中大量采用MIM零件，是過(guò)去從未見(jiàn)到的熱潮。以上是粉末冶金齒輪一些缺點(diǎn)，不過(guò)凡事有利就有弊，相信隨著時(shí)代的快速發(fā)展，粉末冶金齒輪的不足點(diǎn)也會(huì)慢慢的得到改善。以下舉例說(shuō)明電子行業(yè)中的MIM產(chǎn)品。

智能手機(jī)

90年代，最廣為熟知的MIM應(yīng)用是BP機(jī)震動(dòng)馬達(dá)的鎢合金振子。濃型放熱氣氛的碳勢(shì)較高一些，可用作防止粉末冶金鐵基、銅基零件的的氧化和減少鐵基零件的脫碳。2000年以后，不銹鋼系列開(kāi)始廣泛應(yīng)用，如光纖接頭，消費(fèi)電子類的hinge系列，手機(jī)按鍵，sim卡托槽等。近期MIM行業(yè)出現(xiàn)投資熱潮是由于MIM零件在手機(jī)行業(yè)廣泛應(yīng)用，以及3C行業(yè)的組裝工廠也在中國(guó)，投資門檻的降低，這都吸引了大量的資金流入。

根據(jù)市場(chǎng)情況，2015年僅國(guó)產(chǎn)手機(jī)零件（卡托、按鍵、鏡頭圈、LED圈、轉(zhuǎn)軸）達(dá)到16.5億，而且MIM產(chǎn)品的市場(chǎng)需求還會(huì)進(jìn)一步的擴(kuò)大。

光導(dǎo)纖維零件

圖5是由17-4PH不銹鋼制造的薄壁（壁厚小于1mm）、形狀復(fù)雜的光導(dǎo)纖維收發(fā)報(bào)機(jī)外罩，是用于網(wǎng)絡(luò)和電訊設(shè)備中的超高速收發(fā)報(bào)機(jī)并聯(lián)光學(xué)模件。這些薄壁的MIM外罩由4個(gè)薄支柱支承2條并聯(lián)的帶[1]。

其他典型電子行業(yè)MIM產(chǎn)品

在電子行業(yè)中諸如磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器部件、電纜連接器、電子封裝件、手機(jī)振子、計(jì)算機(jī)打印頭等也常用MIM產(chǎn)品。

AIM(鋁合金粉末注射成形)工藝簡(jiǎn)介

鋁合金粉末注射成形(Aluminium alloy injection moulding，簡(jiǎn)稱AIM)是一種新型的鋁合金成形技術(shù)。

它類似于金屬粉末注射成形技術(shù)(MIM)，是粉末注射成形(PIM)技術(shù)的主要分支，都是從注射成形技術(shù)上發(fā)展而來(lái)的，是目前國(guó)際上發(fā)展最快、應(yīng)用最廣的鋁合金零部件加工技術(shù)。

AIM是先將粉末與粘結(jié)劑進(jìn)行均勻混煉，然后將混合物料經(jīng)造粒機(jī)造粒，再注射到成形模具腔完成所需要的形狀。一般要按照粘結(jié)劑和粉末密度算出其質(zhì)量比，按照這個(gè)比例來(lái)進(jìn)行配比?；旌系娜垠w經(jīng)過(guò)加溫有良好的流動(dòng)性，這樣在注射時(shí)有助于制品成形，而且能充分保持產(chǎn)品的密度均勻性。經(jīng)過(guò)成形的制品還需要脫脂再經(jīng)燒結(jié)爐燒結(jié)，有的產(chǎn)品還要進(jìn)行一些后處理。

這種先進(jìn)的技術(shù)適合大批量、各種形狀復(fù)雜的零件生產(chǎn)，包括一些極其復(fù)雜的三維立體形狀，且生產(chǎn)的產(chǎn)品無(wú)需機(jī)加工或僅少量加工，大大降低了生產(chǎn)成本，而且使工作效率大大提高。

因注射過(guò)程都是經(jīng)過(guò)精細(xì)的溫度和壓力進(jìn)行注射，所以成形的制品具有極高的精度和非常均勻的密度。

AIM鋁合金注射成形技術(shù)能加工生產(chǎn)形狀極其復(fù)雜的零件，zui小可以加工0.1g的微小型零件;生產(chǎn)的產(chǎn)品組織均勻、精準(zhǔn)度極高，表面光潔;而且生產(chǎn)的產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，生產(chǎn)效率高，適于大批量生產(chǎn)。

由于AIM在精度和工作效率上表現(xiàn)出機(jī)加工無(wú)法比擬的優(yōu)勢(shì)，目前已應(yīng)用到航海航空、機(jī)械、汽車、精密儀器等多個(gè)行業(yè)。隨著機(jī)械工業(yè)的不斷發(fā)展，目前AIM已成為世界上鋁合金零部件加工領(lǐng)域發(fā)展最快的鋁合金加工技術(shù)，得到越來(lái)越多行業(yè)的青睞。