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粉末注射成形（Powder Injection Molding，簡稱PIM）是將現代塑料注射成形技術引入粉末冶金領域而形成的一門新型粉末冶金近凈形成形技術。其基本工藝過程是：首先將固體粉末與有機粘結劑均勻混練，經制粒后在加熱塑化狀態下用注射成形機注入模腔內固化成形，然后用化學或熱分解等方法將成形坯中的粘結劑脫除，最后經燒結致密化得到最終產品，其工藝過程如圖1所示。它不僅保持了粉末冶金技術可以制備用熔鑄方法無法或很難制備的材料的特點，還可以像成形塑料產品一樣制備金屬或陶瓷零件，把粉末冶金技術的成形能力提高到了前所未及的程度。它是小型復雜零部件成形與加工技術的一場革命，成為了新型制造業中最為活躍的前沿技術領域，代表著粉末冶金技術發展的主要發展方向。近年來得到了世界各工業發達國家的高度重視，被國際上譽為“當今最熱門的零部件成形技術”和“21世紀的成形技術”。美國已將其列為對國家經濟繁榮和持久安全起至關重要的“國家關鍵技術”之一。其產品廣泛應用于電子信息工程、生物醫療器械、辦公設備、汽車、機械、五金、體育器械、鐘表業、兵器及航空航天等眾多工業領域。 粉末注射成形技術的特點主要有： 能直接成形幾何形狀復雜的小型零件； 零件尺寸精度高（±0.1%~±0.5%），表面光潔度好（粗糙度1~5μm）； 產品相對密度高（95~100%），組織均勻，性能優異； 適合各種粉末材料的成形，產品應用十分廣泛； 原材料利用率高，生產自動化程度高，工序簡單，可連續大批量生產； 無污染，生產過程為清潔工藝生產。 十多年來，北京科技大學粉末冶金研究所的曲選輝教授課題組在國家“863”計劃、“973”計劃、國家軍工科研計劃、北京市科委重大科研項目和國家杰出青年基金等的資助下，在粉末注射成形關鍵技術、應用開發、產業化關鍵技術與裝備等方面進行了深入系統的研究，并取得了一系列創新性成果，開發出了一系列具有自主知識產權的新工藝、新配方，研制的許多產品已成功應用于我國國防和民用領域。目前已擁有7項國家發明專利，多項研究成果獲省部級以上科技進步獎。其技術水平處于國內領先、國際先進水平。本技術現已成為國家科技部重點推廣項目之一。

觸變注射成形技術是目前唯一進行鎂合金工業化生產的半固態成形技術。此技術及其產品具有諸多優點。但相關的理論還未完善，如組織和性能的研究不夠全面和深入，成形件的熱處理尚未開展，成形過程的數值模擬也較少見等，應用不夠廣泛。相關研究必將對完善觸變注射成形技術的基礎理論和擴大實際應用產生深遠影響。/line本課題組全面深入的研究了觸變注射成形AZ91D的組織，通過建立的微觀組織定量分析體系對未熔固相進行了分析，并結合AZ91D粒料的等溫處理實驗結果，總結出了未熔固相演變的經驗模型，接著探討了其相應的熱力學及物理特性。根據組織、孔隙率和試樣拉伸斷口形貌的變化，研究了工藝參數的影響，提出了拉伸斷裂機制。熱處理對成形件的影響也進行了探討。

本發明提了一種塑料注射成型工藝注射速率的優化方法，包括 求解粘度冪律模型，測量塑料零件平均厚度，求解充填過程中的流動 前沿面積—注射時間曲線，根據流動前沿面積—注射時間曲線對注射 過程進行分段，調整體積流率，使每一段的熔體流動前沿速度維持恒 定。本發明根據充填過程的簡化數學模型，檢測入口壓力隨注射時間 的變化，反演熔體前沿面積變化，建立流動前沿面積與注射時間的關 系，從而能更加準確地確定速度分段點并調整注射速率，使熔體流動 前沿保持恒定的流動速度。同時，本發明中的優化算法能夠實現注射 速度的自動優化分段，不需要人工參與，減少了工作量，提高了生產 效率。

新金屬材料國家重點實驗室噴射成形技術研究室現有副教授以上研究人員4人，其中教育部長江學者獎勵計劃特聘教授1人，留學回國人員3人，長期從事噴射成形及其它材料制備成形技術和新材料的研究開發，在相關理論和應用研究方面取得了一定的成果，積累了豐富的經驗。已經發表相關論文100余篇，申請國家發明專利3項。 噴射成形是一項21世紀新材料開發和傳統材料性能提升的先進制備技術，廣泛應用于國民經濟和國防建設的各個領域。 噴射成形高性能鋁合金研究與應用： (1)高硅鋁合金：具有良好的綜合力學性能以及高溫耐磨性能，廣泛應用于汽車、機械和電子工業。 (2)超高強度高韌性鋁合金：室溫抗拉強度達到850MPa以上，同時具有良好的塑韌性和抗應力腐蝕能力，在航空航天工業、核工業、交通運輸工業等領域有重要作用。 噴射成形電子材料研究與應用： (1)Cu-Cr電觸頭材料：合金中Cr相顆粒的尺寸明顯細化，觸點的開關性能明顯提高，使其成為高性能大容量真空開關的優良材料。 (2)輕質Si-Al封裝材料：具有低密度、高導熱率和與半導體材料相近的熱膨脹系數，是理想的新型電子封裝材料，尤其適用于航空航天等需要輕質低膨脹封裝材料的應用領域。 新型高溫（>1200℃）抗氧化耐磨材料研究與應用： 在高溫磨損條件下可以保持良好的抗氧化性能，廣泛適用于高溫加熱爐等應用領域。

本發明公開了一種軟磁鐵氧體材料的注射成型方法。包括如下步驟：1)粉料制備：將鐵氧體粉料進行一次混磨，干燥后，將粉料進行預燒，將預燒后的粉料破碎后，再進行二次混磨，并進行干燥處理；2)混煉造粒：將步驟1)得到的粉料與粘結劑均勻混合后，混煉，得到混料，將混料粉碎；3)注射成型：將粉碎后的混料加熱，在壓力條件下，注入到模腔中，打開模具冷卻后即得到成型坯體；4)脫脂：將成型坯體置入三氯乙烯中脫脂，干燥，再進行熱脫脂；5)燒結：將脫脂后的成型坯體燒結，得到鐵氧體軟磁材料。本發明適合制備中小型形狀復雜、高精度的鐵氧體磁芯器件，所制備的鐵氧體軟磁材料具有密度大而均一、內部組織均勻、機械強度高和鐵損相對較低的特點。

本發明公開了一種軟磁鐵氧體材料的注射成型方法。包括如下步驟：1)粉料制備：將鐵氧體粉料進行一次混磨，干燥后，將粉料進行預燒，將預燒后的粉料破碎后，再進行二次混磨，并進行干燥處理；2)混煉造粒：將步驟1)得到的粉料與粘結劑均勻混合后，混煉，得到混料，將混料粉碎；3)注射成型：將粉碎后的混料加熱，在壓力條件下，注入到模腔中，打開模具冷卻后即得到成型坯體；4)脫脂：將成型坯體置入三氯乙烯中脫脂，干燥，再進行熱脫脂；5)燒結：將脫脂后的成型坯體燒結，得到鐵氧體軟磁材料。本發明適合制備中小型形狀復雜、高精度的鐵氧體磁芯器件，所制備的鐵氧體軟磁材料具有密度大而均一、內部組織均勻、機械強度高和鐵損相對較低的特點。

選用來源豐富的廢生物質纖維（如木粉、秸稈粉、稻殼、竹粉等），利用預塑化母料法工藝，將其與熱塑性塑料復合，通過表面處理、 界面改性、復合及分散等技術，結合配方及設備的優化，最終制 備具有良好力學性能、高耐水性、無甲醛釋放、良好加工性能及 能用于注射成型的系列高性能生物質基復合材料。該生物質復合材料適用于一次性用品、汽車內飾件、日用品、家居產品等。該技術水平處于國內領先，符合當前低碳、綠色、循環等可持續發展理念。

研究領域(1)CAD/CAM及RPM相關技術：包括功能性梯度材料/生物醫學材料計算機輔助設計以及快速原型和制造（RPM）相關技術及應用；(2)面向功能構件數字化制造的設計，網絡制造技術，功能構件的拓撲優化設計理論與方法；(3)功能構件的多尺度建模、仿真分析與優化；(4)高速精密加工工藝及裝備的動態精度設計：包括高速精密加工工藝系統動力學建模與仿真等。科研成果及簡介科研成果：(1)國家自然科學基金項目（59505005），“數控加工自適應刀具軌跡規劃及動力學行為的研究”．1996年1月～1998年12月。完成人：張大衛、黃田、倪雁冰、周立華、馮志勇、徐安平、閻兵。1998年12月結題，國際先進。(2)河北省科技攻關計劃項目，“基于網絡的新產品快速開發系統”． 完成人：檀潤華、徐安平、段國林、梁艷紅、張瑞紅、劉力松、孫立新、苑彩云、曲云霞。2001年6月鑒定，國際先進。2002年獲河北省科技進步三等獎。(3)河北省自然科學基金項目，基于汽車減振器新型數學模型的汽車乘座動力學系統參數設計．完成人：檀潤華、呂維瑛、張瑞紅、苑彩云、段國林、徐安平。2001年6月鑒定，國際先進。(4)河北省博士基金項目，汽車非線性乘座動力學專用仿真軟件開發．完成人：檀潤華、陳鷹、呂維瑛、張瑞紅、苑彩云、段國林、徐安平。2001年6月鑒定，國際先進。(5)天津市自然科學基金項目，汽車非線性乘座動力學關鍵技術研究．完成人：檀潤華、陳鷹、呂維瑛、張瑞紅、苑彩云、段國林、徐安平。2001年6月鑒定，國際先進。(6)河北省自然基金項目（500050，5萬），三維布局問題建模及其求解方法的研究．完成人：段國林、張健楠、蔡瑾、王彩紅、何樹田、徐安平、張滿囤。2003年3月通過河北省科技廳鑒定，國際先進。(7)河北省教育廳計劃項目（2000209，2萬），二維不規則形狀自動布局系統的研究開發．完成人：段國林、王彩紅、徐安平、張健楠、張滿囤、孟憲春。2003年3月通過河北省教育廳鑒定，國際先進）(8)國家教育部高等學校骨干教師資助項目，快速原型件網上訂貨系統研究．完成人：檀潤華、梁艷紅、段國林、苑彩云、張瑞紅、徐安平、孫立新、劉力松、王永山。2000年1月——2001年12月。已結題。(9)天津市科委計劃項目，“基于MDT環境的內嵌式RP數據處理軟件的研制”．課題組成員：徐安平、檀潤華、劉玉山、曲云霞、劉力松、陳青果、金艷麗。2001.1 ~ 2003.12.（1.5萬），2003年6月18日天津市科委組織專家組對項目進行了總體驗收。(10)天津市科委計劃項目，“RP技術在新產品開發過程中的應用”．課題組成員：段國林、徐安平、劉力松。2001.1 ~ 2003.12.（5萬），2003年6月18日天津市科委組織專家組對項目進行了總體驗收。(11)河北省自然科學基金項目（500046），“數控環境下動態銑削過程物理仿真系統的研究與開發”．課題組成員：徐安平、曲云霞、閻兵、段國林、孫明達、李為民、劉玉山、金艷麗、陳青果。2000.3 ~ 2003.3. （3.5萬），2003年7月20日河北省科技廳組織專家對項目進行了技術鑒定，國際先進水平。(12)河北省教育廳博士基金項目，“數控環境下動態銑削過程仿真系統的研究與開發”．課題組成員：徐安平、曲云霞、閻兵、段國林、孫明達、李為民、劉玉山、金艷麗、陳青果。2000.1 ~ 2003.3.（3.5萬），2003年7月20日河北省科技廳組織專家對項目進行了技術鑒定，國際先進水平。(13)國家自然科學基金項目（50175025），“進化過程驅動的產品概念設計模型研究”．課題組成員：檀潤華、段國林、徐安平、馬建紅、張瑞紅、苑彩云、王永山、姜屏。2001~2003,（7萬），2003年3月結題。(14)天津市自然科學基金項目（023603411），“組合夾具CAD中關鍵技術的研究”．課題組成員：段國林、丁銀周、蔡瑾、徐安平、張滿囤、李向東、李戰委。2002.6 ~ 2004.6（6萬），2005年7月3日天津市科委組織專家對項目進行了驗收，國際先進。(15)河北省自然科學基金項目（502047），“組合夾具計算機輔助構形設計中基于案例的推理方法的研究”．課題組成員：段國林、丁銀周、蔡瑾、徐安平、張滿囤、李向東、李戰委。2002.1 ~ 2005.1.（6萬），2005年7月16日河北省科技廳組織專家對項目進行了技術鑒定，國際先進。(16)天津市自然科學基金項目（023605411），“MDT環境下RP數據處理及設備驅動程序的研究與開發”．課題組成員：徐安平、曲云霞、劉玉山、陳青果、侯紅葉。2002.6 ~ 2005.6（6萬），2005年8月6日天津市科委組織專家對項目進行了驗收，國際先進。(17)河北省優秀專家留學基金項目，“選擇性金屬粉末直接燒結快速成形工藝關鍵技術及設備研究”．項目負責人：徐安平。2002.1 ~ 2004.12（8萬），已完成。(18)河北工業大學“十五211”工程項目，“功能梯度實體快速制作機”．項目負責人：徐安平。2005.1 ~ 2005.12（20萬），已通過驗收。(19)河北省教育廳計劃項目, “基于RP的新產品快速開發系統”．課題組成員：段國林、徐安平、李翠玉、劉玉山、陳青果、侯紅葉。2001~2003（20萬），已完成。(20)國家863計劃項目（2002AA415300），“自主版權三維CAD和ERP軟件在離散型中小企業的應用研究”．課題組成員：檀潤華、李向東，徐安平等。（50萬），2005年11月通過科技部驗收。(21)美國國家科學基金（NSF）項目（DMI-0218169），“Dental Restorations via Multi-Material Solid Freeform Fabrication”．課題組成員：Leon L. Shaw, Anping Xu, Jiwen Wang, Xiaoxue Li et al.(22)美國國家科學基金（NSF）項目（CBET-0930365），“Functionally Graded Orthopedic Implants via the Slurry Mixing and Dispensing Process．課題組成員：Leon L. Shaw, Anping Xu, et al.(23)天津市自然科學基金資助項目（043603111），“多坐標高速銑削集成仿真系統研究”．完成人：閻兵，徐安平等。（6萬），2007年11月通過天津市科委驗收。(24)河北省自然科學基金資助項目（E2004000052），“CAD模型直接驅動的桌面立體打印設備驅動原理及實現方法研究”．完成人：徐安平，牛亞松，付建華，曲云霞等。（7萬），2008年1月31日通過河北省科技廳組織的專家鑒定，國際先進水平。(25)河北省自然科學基金資助項目（E2006000039），“場信息驅動的復雜功能梯度實體建模理論及數字化制造關鍵技術研究”．完成人：徐安平，朱東彬，曲云霞等。（5萬），2010年5月結題。獲獎與專利 專利：(1)徐安平，朱東彬，曲云霞，郭艷華．一種非均質功能構件的制造方法與裝置[P]．國家發明專利，專利號：ZL 2008 1 0053855.5，授權公告號：CN 101328067 B， 2010年10月27日（申請日：2008年7月16日）(2)徐安平，朱東彬，曲云霞，郭艷華．打印頭與激光頭構成的組合頭[P]．國家實用新型專利，專利號：ZL 200820075355.7，授權公告號：CN 201211731Y，2009年3月25日（申請日：2008年7月16日）．(3)徐安平，汪建明，朱東彬，曲云霞．一種組織工程用三維多孔支架的制備方法及設備．國家發明專利，申請號：201010210618.2，申請日：2010年6月28日．(4)徐安平，朱東彬，郭彬，曲云霞．一種三維條形碼標簽及其制作方法．國家發明專利，申請號：201010250088.4，申請日：2010年8月11日．(5)徐安平，蔡曉剛，朱東彬，劉志華．一種非均質實體的制造方法及設備．國家發明專利，申請號：201110269706.4，申請日：2011年9月13日．(6)徐安平，蔡曉剛，朱東彬，劉志華．一種非均質實體的制造設備．國家實用新型專利，申請號：201120341665.0，申請日：2011年9月13日．軟件著作權：(1)現代集成快速原型系統(CIRPS V1.0)（軟件著作權登記，登記號：2005SR07148）．著作權人：徐安平、劉玉山、陳青果、侯紅葉、高艷平、曲云霞．中華人民共和國國家版權局，2005年7月。(2)現代集成快速原型系統(CIRPS V2.0)（軟件著作權登記，登記號：2007SR06739）．著作權人：徐安平、牛亞松、劉玉山、陳青果、侯紅葉、宋麗、曲云霞．中華人民共和國國家版權局，2007年5月。(3)非均質實體造型系統（HO-CAD V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2008SR04932）．著作權人：徐安平、紀振鵬、曲云霞、趙競雄、劉志華．中華人民共和國國家版權局，2008年3月。(4)銑削過程物理仿真系統（MPSS V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2008SR07563）．著作權人：徐安平、曲云霞、孫明達．中華人民共和國國家版權局，2008年4月。(5)STL模型缺陷檢測與修復系統（STL Master V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2010SR041794）．著作權人：徐安平、張蕊、曲云霞、朱東彬．中華人民共和國國家版權局，2010年8月16日。(6)銑削過程物理仿真系統（MPSS V2.0）（軟件著作權登記，登記號：2010SR061831）．著作權人：徐安平、張大衛、張學中、靳紅偉、韓喜峰、常寧、曲云霞．中華人民共和國國家版權局，2010年11月18日。(7)基于Web的博碩士學位論文管理系統（DMMIS V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2011SR036294）．著作權人：張滿囤、徐安平、韓冬冬、張金鐲、王智琦、王麗、邊彬彬．中華人民共和國國家版權局，2011年6月10日。(8)基于Web的圖書館學科聯絡館員信息服務管理系統（IDISMIS V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2011SR042556）．著作權人：徐安平、王智琦．中華人民共和國國家版權局，2011年7月2日。可轉讓項目(1)一種非均質功能構件的制造方法與裝置[P]．國家發明專利，專利號：ZL 2008 1 0053855.5，授權公告號：CN 101328067 B， 2010年10月27日（申請日：2008年7月16日）(2)打印頭與激光頭構成的組合頭[P]．國家實用新型專利，專利號：ZL 200820075355.7，授權公告號：CN 201211731Y，2009年3月25日（申請日：2008年7月16日）．(3)一種組織工程用三維多孔支架的制備方法及設備．國家發明專利，申請號：201010210618.2，申請日：2010年6月28日．(4)一種三維條形碼標簽及其制作方法．國家發明專利，申請號：201010250088.4，申請日：2010年8月11日．(5)一種非均質實體的制造方法及設備．國家發明專利，申請號：201110269706.4，申請日：2011年9月13日．(6)一種非均質實體的制造設備．國家實用新型專利，申請號：201120341665.0，申請日：2011年9月13日．(7)現代集成快速原型系統(CIRPS V1.0)（軟件著作權登記，登記號：2005SR07148）．中華人民共和國國家版權局，2005年7月。(8)現代集成快速原型系統(CIRPS V2.0)（軟件著作權登記，登記號：2007SR06739）．中華人民共和國國家版權局，2007年5月。(9)非均質實體造型系統（HO-CAD V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2008SR04932）．中華人民共和國國家版權局，2008年3月。(10)銑削過程物理仿真系統（MPSS V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2008SR07563）．中華人民共和國國家版權局，2008年4月。(11)STL模型缺陷檢測與修復系統（STL Master V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2010SR041794）．中華人民共和國國家版權局，2010年8月16日。(12)銑削過程物理仿真系統（MPSS V2.0）（軟件著作權登記，登記號：2010SR061831）．中華人民共和國國家版權局，2010年11月18日。(13)基于Web的博碩士學位論文管理系統（DMMIS V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2011SR036294）．中華人民共和國國家版權局，2011年6月10日。(14)基于Web的圖書館學科聯絡館員信息服務管理系統（IDISMIS V1.0）（軟件著作權登記，登記號：2011SR042556）．中華人民共和國國家版權局，2011年7月2日。可承擔（合作開發）科研項目與技術合作(1)CAD/CAM軟件開發，RPM相關技術開發：包括功能性梯度材料/生物醫學材料計算機輔助設計以及快速原型和制造（RPM）相關技術及應用；(2)功能材料或構件的數字化設計與制造技術開發，網絡制造技術開發；(3)功能構件的多尺度建模、仿真分析與優化技術；(4)高速精密加工工藝及裝備的動態精度設計。

噴射成形是先進的凝固技術，與半連續鑄造技術相比，優點是化 學成分無宏觀偏析、晶粒度等微觀組織精細1個數量級，團隊研制 了高合金化、大規格凝固坯材，以7055為代表的高強度鋁合金料產品在國內率先實現工程化，成功應用在“天宮二號”壓氣機系列部件上，填補了國內技術空白。 技術背景： 噴射成形是先進的凝固技術，與半連續鑄造技術相比，優點是化 學成分無宏觀偏析、晶粒度等微觀組織精細1個數量級，團隊研制 了高合金化、大規格凝固坯材，以7055為代表的高強度鋁合金料產品在國內率先實現工程化，成功應用在“天宮二號”壓氣機系列部件上，填補了國內技術空白。 技術水平： 制定我國首部噴射成型領域的行業標準和國家標準。 獲得國家發明專利20余項。