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(chēng)為奧氏體，常用A表示。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%。缺點(diǎn)：目前顏色受限制，只有黑色、灰色等較成熟，鮮艷顏色目前難以實(shí)現(xiàn)。

　　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(chēng)為鐵素體，常用F表示。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%。在小批量生產(chǎn)的情況下，粉末冶金齒輪的生產(chǎn)成本可能比傳統(tǒng)制造方法的成本高。

　　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。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(chēng)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。3、清楚前處理時(shí)遺留的殘污，提高工件的光潔度，能使工件露出均勻一致的金屬本色，使工件外表更美觀，好看。

　?、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。

MIN金屬注射成型

MIM（metal Injection Molding），中文名稱(chēng)為金屬注射成型，是一種將金屬粉末與其粘結(jié)劑的增塑混合料，注射到模型里的成形方法。

簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)，MIM就是把金屬粉末和粘結(jié)劑均勻混合在一起，經(jīng)過(guò)加工就能做成各種形狀的金屬器件了。

這是一種具有很高技術(shù)含量的技術(shù)，類(lèi)似于現(xiàn)在熱門(mén)的3D打印。

從工藝流程來(lái)看，MIM要經(jīng)歷混料（專(zhuān)用喂料）、注射成形、脫脂、燒結(jié)、后處理等5個(gè)步驟。

混料，就是把金屬粉末和粘結(jié)劑，按9：1的比例均勻混合起來(lái)，大家可以想象我們用水和面時(shí)的感覺(jué)。

等到和出來(lái)的面夠勁道時(shí)，就可以甩面做面條了，注射成形的步驟也差不多。

混合物被加熱，注入模具，成形為毛坯。毛坯出來(lái)后，再將里面的粘結(jié)劑去除，這一過(guò)程就叫脫脂。

脫脂后再進(jìn)行高溫?zé)Y(jié)，使成品的強(qiáng)度上一個(gè)臺(tái)階，并擁有很好的力學(xué)性能。

燒結(jié)是MIM工藝中最核心的環(huán)節(jié)，只要這一步處理得好了，那么整個(gè)MIM流程基本就大功告成了。

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經(jīng)過(guò)MIM制作出來(lái)的成品，密度高、精度高、表面光潔度也非常好，不信你摸一摸智能手表的底殼，質(zhì)感那是杠杠滴。

金屬注射成形（MIM）發(fā)展

金屬注射成形（metal Injection Molding，MIM）是一種適于生產(chǎn)小型、三維復(fù)雜形狀以及具有特殊性能要求制品的近凈成形工藝。

MIM是由傳統(tǒng)粉末冶金工藝與現(xiàn)代塑料注射成型技術(shù)融合發(fā)展而來(lái)，其基本工藝過(guò)程是：將各種微細(xì)金屬粉末（一般小于20μm）按一定的比例與預(yù)設(shè)粘結(jié)劑（各種熱塑性塑料，蠟及其他材料）均勻混合，制成具有流變特性的喂料，通過(guò)注射機(jī)注入模具型腔（或多模型腔）成型出零件毛坯，毛坯件經(jīng)過(guò)脫除粘結(jié)劑和高溫?zé)Y(jié)后，即可得到微觀組織均勻、材料高度致密的各種金屬零部件。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。

MIM的發(fā)展進(jìn)程

20世紀(jì)70年代，美國(guó)學(xué)者Wiech首先開(kāi)發(fā)出一種對(duì)金屬粉末進(jìn)行注射成形的粉末冶金工藝。20世紀(jì)80年代，美國(guó)倫賽爾理工學(xué)院開(kāi)始開(kāi)展MIM技術(shù)理論基礎(chǔ)和應(yīng)用基礎(chǔ)的研究工作。美國(guó)Injectamax公司和德國(guó)BASF公司將脫脂時(shí)間從數(shù)十小時(shí)縮短到幾個(gè)小時(shí)，而且保形性得到明顯改善，產(chǎn)品的尺寸精度從±0.5%提高到±0.3%。21世紀(jì)后，MIM工藝進(jìn)一步得到改進(jìn)，新材料、新工藝不斷涌現(xiàn)，產(chǎn)業(yè)化發(fā)展迅速。形狀復(fù)雜、尺寸較小及產(chǎn)量大，這些都是MIM的強(qiáng)項(xiàng)，使其在手表、手工工具、牙齒矯正支架、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)零件、電子密封、切削工具及運(yùn)動(dòng)器材中找到大量應(yīng)用。運(yùn)用該技術(shù)可直接生產(chǎn)多孔、半致密或全致密的材料和制品，因此應(yīng)用十分廣泛。

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(xiāo)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；當(dāng)使清潔的金屬表面相互接觸時(shí)，由于它們之間的接觸面積小，從而它們之間的黏著力小。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。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(lèi)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(mén)檻的降低，這都吸引了大量的資金流入。對(duì)于不同的金屬粉末，其混煉時(shí)選擇的粘結(jié)劑種類(lèi)也不同，配比自然也不同。

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。