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随着产品微型化趋势的不断发展,对微孔零件的需求越来越多。相对于金属微孔,陶瓷微孔具有高硬度、良好的耐磨性、耐高温以及耐酸碱腐蚀等优点,其可作为燃油喷射喷嘴、喷丝孔、喷气机涡轮叶片冷却孔、打印机喷墨孔、光纤连接器、生物医学滤波器中的微孔结构。目前已采用一些成形方法成功制备陶瓷微孔,但是由于陶瓷材料脆性大、塑性差、加工比较困难,造成成本高、精度差、表面质量不高等不足。粉末注射成形作为一种近净成形技术,具有低成本、高精度、高效率的特点,可批量化生产形状复杂的零件,用于制造陶瓷微孔,特别是阵列式陶瓷微孔具有很大优势。实验分别采用不同粒径的ZrO2超细粉末和添加不同助烧剂的B4C超细粉末作为初始材料,分析了陶瓷多微孔喷嘴的注射、脱脂和烧结机理,探索了烧结后微观组织和力学性能变化规律,建立了致密度和线性收缩的关系模型,对陶瓷微孔的成形质量进行了分析。 为了使添加助烧剂的B4C粉末混合均匀,实验进行了12h球磨处理,颗粒的尖锐棱角被钝化,消除了团聚,混合粉末得到了均匀分散,继续增加球磨时间会造成B4C粉末的氧化加剧,对后续工艺产生不利影响。制备的ZrO2和B4C喂料具有良好的假塑性流变特性和很好的均匀性,适合于粉末注射成形。通过实验确定了合适的注射工艺。 采用热脱脂工艺脱除注射成形坯料中的粘结剂,ZrO2和B4C试样脱脂后都具有足够的强度,并表现出一定的烧结特性。为了提高效率,研究了B4C陶瓷多微孔喷嘴的空气热脱脂工艺,结果表明空气脱脂温度低于400℃时氧化不明显,并且90％以上的粘结剂已脱除,可以直接进行烧结;继续增加空气脱脂温度会加速B4C的氧化从而出现玻璃相组织并影响烧结特性。 烧结后ZrO2和B4C陶瓷多微孔喷嘴的晶粒尺寸细小,有利于提高烧结后试样的力学性能。烧结后ZrO2陶瓷多微孔喷嘴的晶粒尺寸随着烧结温度的增加而长大,力学性能随着烧结温度的增加先增加后减小。对于添加不同助烧剂的B4C试样来说,添加助烧剂可以有效的降低烧结温度达100℃以上。添加SiC-Al2O3-Y2O3助烧剂的试样烧结后获得最好烧结特性和力学性能。烧结后ZrO2和B4C陶瓷多微孔喷嘴的断裂都是沿晶和穿晶混合断裂机制,但是ZrO2多微孔喷嘴以沿晶断裂为主,B4C多微孔喷嘴以穿晶断裂为主。 采用粉末注射成形技术制得了性能良好、具有良好圆度的陶瓷多微孔喷嘴和具有500μm、450μm和400μm三种不同尺寸微孔的ZrO2阵列式微孔陶瓷喷嘴,成形件质量好。实现了阵列式微孔零件坯料的一次成形,材料利用率高、成本低。超细粉末的使用提高了烧结后试样的表面质量和力学性能。选择合适的粉末装载量有利于烧结后试样的尺寸精度控制,对烧结后微孔和微孔孔壁的不均匀收缩机制进行了分析研究。