目前，可制造金屬微型零件的方法主要有粉末微注射成型、微成型鑄造、微塑性成型等。目前，國(guó)內(nèi)外對(duì)基于電場(chǎng)作用下微型零件的快速燒結(jié) 研究 鮮有報(bào)道，電場(chǎng)快速燒結(jié)微成型與其他微成型工藝相比具有突出的優(yōu)越性。316L不銹鋼在多種腐蝕介質(zhì)中具有優(yōu)良的耐蝕性，且綜合力學(xué)性能良好，工藝性能和可焊性優(yōu)良，因而得到了廣泛應(yīng)用。本 研究 以電場(chǎng)快速燒結(jié)不銹鋼微型圓柱為 研究 載體，基于已有的對(duì)電場(chǎng)作用下燒結(jié)的 研究 ，采用熱模擬方法，利用外加電場(chǎng)作為加熱源，以一定的預(yù)設(shè)燒結(jié)溫度，在低電壓大電流且具有一定真空度的條件下對(duì)不銹鋼粉末進(jìn)行加熱，在極短的時(shí)間內(nèi)完成燒結(jié)。
實(shí)驗(yàn)采用316L不銹鋼粉末，將模具設(shè)計(jì)為Φ1mm×1mm圓柱體，陰模與粉末接觸面最大，選用石墨為陰模材料，可避免高溫下模具材料與316L不銹鋼粉末的粘連。模沖用于壓坯的端部成形，選擇硬質(zhì)合金，有較高的耐磨性，并且模沖將力傳遞給粉末使之壓實(shí)。將裝有一定量316L不銹鋼粉末的微型模具置于熱模擬機(jī)上，電場(chǎng)燒結(jié)如圖1所示，通低電壓大電流，以控制電場(chǎng)參數(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)試樣燒結(jié)工藝的控制。同時(shí)在模具兩端施加一定壓力，促進(jìn)試樣的致密化。3種不同的燒結(jié)工藝所得試樣分別記為1#、2#、3#試樣，均以30℃/s加熱至200℃保溫2min，然后施壓0.8kN，繼續(xù)以30℃/s升溫至預(yù)設(shè)燒結(jié)溫度，保溫2min。其中1#、2#、3#試樣預(yù)設(shè)燒結(jié)溫度分別為500、600、800℃，燒結(jié)后取出試樣，以測(cè)量燒結(jié)試樣的幾何尺寸。
利用電場(chǎng)燒結(jié)成功制備了Φ1mm×1mm微型316L不銹鋼圓柱試樣，實(shí)際試樣尺寸偏差小，但外觀形貌較為平整。其中以30℃/s加熱至200℃保溫2min，然后施壓0.8kN，繼續(xù)以30℃/s升溫至800℃，保溫2min所得試樣性能最好。電場(chǎng)燒結(jié)可實(shí)現(xiàn)低溫快速燒結(jié)。試樣在500℃燒結(jié)下，表面擴(kuò)散為主要燒結(jié)機(jī)構(gòu)，燒結(jié)過(guò)程中未產(chǎn)生液相，只發(fā)生了固相燒結(jié)；燒結(jié)溫度為600℃和800℃時(shí)，由于燒結(jié)溫度提高，顆粒之間出現(xiàn)了明顯的燒結(jié)頸，局部出現(xiàn)微區(qū)液相粘接區(qū)域。電場(chǎng)燒結(jié)以固相燒結(jié)為主，微區(qū)出現(xiàn)液相燒結(jié)，燒結(jié)時(shí)間僅為120s，大大少于傳統(tǒng)燒結(jié)工藝及一般微成型工藝。
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