粉末注射成形技术源于20世纪20年代一种叫热压铸的成形技术,当时已用这一技术成功地生产了汽车用的火花塞等少数几种产品。20世纪50年代,用环氧树脂作为粘结剂,试制了大量硬质合金、难熔金属、陶瓷的试验样品,预示着这一技术在这些难制备、难加工材料中应用的特殊地位。但是,由于当时的材料科学理论还相当欠缺,加之制粉技术、成形技术、烧结技术等一系列技术也有许多不足,这些材料离应用还有一段距离。进入20世纪七八十年代,硬质金属、陶瓷领域基础研究的突破,如超微细粉的制备,先进陶瓷增韧、增强理论与技术的发展,使得粉末工艺制备的材料在性能上较50年代有了很大的提高。粉末注射成形技术再次被重新研究、认识并逐步发展为较成熟的复杂形状制品制备技术。目前,全球范围内,已有数百个为粉末注射成形技术服务或直接从事粉末注射成形技术的公司,其产品从传统工业用的硬质工具、机械产品到高温发动机部件等,从信息计算机用的磁盘驱动磁性元件到珠宝、手表业用产品,以及体育用品等达近百种。其全球销售收入从80年代的4500万美元左右发展到 90年代末的约4.2亿美元,并以22%的年增长速率高速增长。因此,粉末注射成形技术是一种相对成熟、潜力很大的粉末材料近净成形技术。

在这一成形技术中,流变学起着十分关键的作用。每一种新的材料体系、新的粘结剂体系的开发,首先要进行的基础工作就是流变学评价。粉末注射成形工程技术人员、研究人员始终不遗余力地试图通过调控流体组成结构来为工艺的顺利实施及优化提供科学的依据。令人遗憾的是,虽然国内外出版了一些流变学的著作,但这些著作不是十分切合粉末注射成形实际,要么太理论,要么太简略,始终缺乏一本既相对深入,又切合应用实际的粉末注射成形流变学原理的著作。中南大学粉末冶金国家重点实验室在国家自然科学基金重点项目“粉末近净成形与全致密化过程流变与塑变研究”的资助下,比较全面地开展了有关粉末注射成形流变问题的研究,对理论和实践及其联系作了一些探索性的工作,具有开拓意义。现整理成书,为该研究领域抛砖引玉。希望它的出版有助于推动我国在相关领域的基础研究和新技术开发。

最后对本书完成予以大力支持的国家自然科学基金委何鸣鸿教授、朱旺喜博士、孙贵如老师和本研究小组的曲选辉教授、李益民教授、邱光汉副教授、蒋炳炎副教授、李志林博士、范景莲博士、刘绍军博士、谢贵良博士、朱垒硕士、乐红胜硕士、毛精英硕士、颜寒松硕士、钟孝贤老师等表示由衷的感谢。

作者

2000年8月

粉末注射成形是能带来材料成形技术革命的材料制备高新技术;而流变学作为一门研究物质流动与变形的力学学科,在材料工艺科学领域有十分广泛的应用。如何将粉末注射成形与流变学有机地结合起来,一直是材料成形领域应用基础研究的重要方向。由黄伯云院士领导的研究小组,多年来一直从事粉末冶金注射成形的研究工作,梁叔全教授是承担这方面基础研究工作的重要成员。他们在国内外工作期间,对粉末注射成形流变学作过广泛深入的调查研究,查阅了大量国内外最新的文献资料,并获得了丰富的实验素材;该研究小组在这一领域的工作获得国家自然科学基金、国家“863”高技术研究计划和国家“973”研究计划的重点支持和资助。本书是该项研究的重要成果。

本书是国内外第一本关于粉末注射成形流变学的著作。全书分两篇。第一篇主要涵盖了粉末注射成形喂料制备的基础理论,粉末与粘结剂组成、溶剂对流变行为的影响,典型的粉末注射成形喂料流变行为分析等,记载了不少创新性的研究成果,丰富了粉末注射成形流变学的理论。第二篇主要包括粉末注射成形等温和非等温填充分析,流场分析,以及复杂模腔注射成形计算与模拟,比较系统地研究了注射成形中的计算问题,把流变学在粉末注射成形中的应用进一步落到实处。

本书内容丰富,素材新颖,层次分明,是从事粉末注射成形基础理论研究和工程技术研究的科技工作者的一本重要参考书,也是材料学高年级本科生、研究生学习粉末注射成形基础理论和过程分析的重要参考书。我相信本书的出版,将有力推动我国在该领域的研究和开发工作。

中南大学教授、博士生导师

2000年12月