发明公布-202110399611.8-易碎钨镍铁合金材料金属粉末注射成型MIM生产工艺
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(19)中华人民共和国国家知识产权局
(12)发明专利申请
(10)申请公布号 CN 113290246 A
(43)申请公布日 2021.08.24
(21)申请号 202110399611 .8
(22)申请日 2021 .04 .14
(71)申请人 济南大学
地址 250022 山东省济南市市中区南辛庄
西路336号
(72)发明人 上官泽超 曹树坤 惠继恒
张九勇 严远海
(51)Int .Cl .
B22F 5/00 (2006 .01)
B22F 3/10 (2006 .01)
B22F 3/22 (2006 .01)
B22F 3/24 (2006 .01)
C22F 1/18 (2006 .01)
CN 113290246 A
权利要求书1页
(54)发明名称
易碎钨镍铁合金材料金属粉末注射成型MIM
生产工艺
(57)摘要
本发明公开了易碎钨镍铁合金材料金属粉
末注射成型MIM生产工艺，
所述的易碎钨镍铁合
金材料中钨的成分占97%、
镍的成分占1%～1 .5%、
铁的成分占1 .5%～2%；
工艺过程包括：
注射工艺、
萃取工艺、脱脂工艺、烧结工艺、
固溶工艺、滚抛
工艺 ；本工艺发明与传统钨基合金材料产品相
无需增加新的设备，
在保证了钨基合金的硬
度前提下，
还具备了易碎的脆性，
并且流动性好，
易于注射成型 ；整个工艺过程工艺参数控制简
常规性金属粉末注射成形工艺用到的各工序
设备即可满足要求，
易于批量性生产，
无需高精
尖的设备来保证。
说明书4页
附图1页
CN 113290246 A
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1 .易碎钨镍铁合金材料金属粉末注射成型MIM生产工艺，
其特征在于：
生产工艺步骤如
步骤1：
注射工艺，
设备采用注塑机，
从射嘴到油温共有七段温控单元；
射嘴的温度就是
喂料的射出温度，
从五段到射嘴温度依次升高 , 对于MIM工艺 , 各段温度差一般控制在3～
5℃ , 这样才有利于保证喂料均匀塑化 ,并在射嘴处达到设定温度；
故射嘴195～200℃，
段190～195℃，
二段185～190℃，
三段180～185℃，
四段170～175℃，
五段165～170℃，
160～165℃；
注射时间：
1～1 .5s，
注射压力100～120MPa，
保压时间10～11s，
保压压力90～
110MPa，
冷却时间9～10s；
步骤2：
萃取工艺，
设备采用溶脱炉，
用以脱除部分可溶性蜡，
溶剂正溴丙烷萃取，
设定温度65～75℃，
保温8～12小时；
步骤3：
脱脂工艺，
设备采用脱脂
升温时，
适当地设置保温，
可以保证充分脱脂的同时还可以保证炉体内部各部分真实温
度均匀性，
采用升温速度5℃/min，
180℃和550℃，
保温30min，
在300℃～400℃之间升温速
850℃保温2小时，
850℃～1250℃
度3℃/min，
保温1小时，
550℃～850℃升温速度7℃/min，
升温速度7℃/min；
步骤4：
烧结工艺，
设备采用烧结炉，
烧结的气氛为氮气，
催化脱脂后的坯
件采用真空批次炉烧结致密，
所述的烧结工艺为全程氮气气氛下烧结，
所述的氮气气氛烧
结主要分两步进行，
先低压烧结致密，
后高压渗氮保证性能；
所述的低压烧结氮气压力为10
～30kpa ,进气流量10～60L/min，
低压烧结温度为1050℃，
保温时间180min，
高压烧结温度
为1470℃，
保温时间为3h，
所述的高压渗氮氮气压力为60～90kpa ，
进气流量为10～60L/
min；
所述的烧结工艺，
保温结束后保持氮气压力，
冷却至一定温度时进行强制冷却；
步骤5：
固溶工艺，
固溶温度在500℃以下进行匀速升温，
每分钟不得大于3℃；
500～1050℃加速升
温时段，
不得高于135min；
1050℃保温，
保温时间为60～120min；
冷却介质为氮气，
冷却速度
大于150K/min；
步骤6：
滚抛工艺，
设备采用滚抛机，
频率设置40±10HZ，
时间30±5min。
2 .根据权利要求1所述的易碎钨镍铁合金材料金属粉末注射成型MIM生产工艺，
其特征
在于：
所述的易碎钨镍铁合金材料原料按钨的成分占97%、镍的成分占1%～1 .5%、铁的成分
占1 .5%～2%，
粘结剂为蜡基粘结剂 , 其中石蜡约占80% ,聚乙烯约占20%。
3 .根据权利要求1所述的易碎钨镍铁合金材料金属粉末注射成形MIM生产工艺，
其特征
在于：
脱除粘结剂中的主要成分蜡基粘结剂，
以正溴丙烷为溶剂进行萃取，
为后续的脱脂和
烧结提供优质的坯料。
4 .根据权利要求1所述的易碎钨镍铁合金材料金属粉末注射成形MIM生产工艺，
其特征
在于：
所述脱脂工艺升温时，
适当地设置保温，
可以保证充分脱脂的同时还可以保证炉体内
部各部分真实温度均匀性，
采用升温速度5℃/min。
5 .根据权利要求1所述的易碎钨镍铁合金材料金属粉末注射成形MIM生产工艺，
其特征
在于：
所述烧结工艺分为低压烧结和高压烧结两个分步骤，
所述低压烧结工艺的气氛为氮
气在1050℃下低压烧结30min，
目的是充分还原试样中残留的氧化物；
高压烧结温度1470
保温时间为3h。
6 .根据权利要求1所述的易碎钨镍铁合金材料金属粉末注射成形MIM生产工艺，
其特征
在于：
所述的离心式滚抛机的滚抛介质为清水、
高频瓷。
7 .根据权利要求1所述的易碎钨镍铁合金材料金属粉末注射成形MIM生产工艺，
其特征
在于：
所述的注塑机为FC‑80型注塑机，
所述的脱脂炉为罩式脱脂炉，
所述的烧结炉为气氛
烧结炉，
所述的滚抛机为离心式滚抛机。
CN 113290246 A
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易碎钨镍铁合金材料金属粉末注射成型MIM生产工艺
技术领域
[0001] 本发明涉及新型材料技术领域，
确切地说是易碎钨镍铁合金材料金属粉末注射成
型MIM生产工艺。
背景技术
[0002] 目前国内外所研究的易碎弹材料主要采用高强度、
高密度的易碎钨合金 ,通过控
制其动态抗拉抗压强度比 ,在撞击目标时由拉伸波作用而破碎。高密度易碎钨合金除了具
有满足常规动能穿甲弹所需的材料性能之外 , 还具有实现破碎效果的潜力 , 可优先用作
易碎穿甲弹材料 , 因此对易碎弹的研究主要放在了改善、提高钨合金的性能上；
易碎弹是
近年来提出的新概念武器，
能在保持弹体的弹道性能及打击命中率的同时，
在穿透靶板后
形成膨胀破碎群，
达到进一步的损伤效果；
弹丸必须是球形，
且尺寸必须保证在±0 .05mm之
[0003] 现有技术的缺陷和不足：
1 .传统粉末冶金、
铸件加工等生产工艺所生产出钨合金材料制成的穿甲易碎弹具
有较好的穿透侵彻能力 ,不易破碎，
且在狭小空间、人员密集的环境中 ,传统钨合金穿甲弹
较容易发生过穿透 ,从而造成对建筑结构或人群的二次毁伤。2 .传统粉末冶金、
铸件加工等
生产工艺所生产出的产品尺寸不符合椭圆度公差要求，
不具备批量量产性。
发明内容
[0004] 本发明所要解决的技术问题是：
提供一种穿透力强，
弹丸必须是球形，
且尺寸必须
保证在±0 .05mm之内的易破碎复合材料易碎弹 ,易碎钨镍铁合金材料MIM零件的生产工艺。
[0005] 易碎钨镍铁合金材料金属粉末注射成型MIM生产工艺，
生产工艺步骤如下：
步骤1：
注射工艺，
设备采用注塑机，
各温区温度设置：
射嘴195～200℃，
一段190～
195℃，
二段185～190℃，
三段180～185℃，
四段170～175℃，
五段165～170℃，
油温160～
165℃ ；注射时间 ：1～1 .5s ，注射压力100～120MPa ，保压时间10～11s ，保压压力90～
110MPa，
冷却时间9～10s；
步骤2：
萃取工艺，
设备采用溶脱炉，
用以脱除部分可溶性蜡，
使用溶剂正溴丙烷萃
设定温度65～75℃，
保温8～12小时；
步骤3：
脱脂工艺，
设备采用脱脂炉，
升温时，
适当地设置保温，
可以保证充分脱脂
的同时还可以保证炉体内部各部分真实温度均匀性，
采用升温速度5℃/min，
180℃
和550℃，
保温30min，
在300℃～400℃之间升温速度3℃/min，
保温1小时，
5
各位师傅觉得这个方案怎么样？有更好的做法吗？