注塑工业上,利用透气钢材料制作成注塑模具上的镶嵌块,解决了注塑过程中出现的困气问题。目前,常用的制备透气钢材料的方法主要有传统的粉末冶金法、激光烧结法、凝胶注模成型法、粉末注射成型法等。本文采用凝胶注模工艺结合微波烧结制备透气钢材料,制定了其制备工艺路线,研究了制备过程中的孔隙结构变化,分析了透气钢材料的力学性能、透气性能和机械加工性能。(1)优化凝胶注模工艺的浆料配置:采用环保型的水基凝胶体系,以316L不锈钢粉末为原料,1%(相对金属粉末质量分数)的海藻酸钠作为分散剂,1%(相对金属粉末质量分数)的明胶作为粘结剂,配置固相含量56%的浆料,具有良好的流变性能,实现坯体的浇注成型。(2)将微波烧结工艺应用于不锈钢粉末凝胶注模坯体的烧结过程。在相同的升温速率、不同的烧结温度和保温时间条件下探究透气钢材料的孔隙结构的变化。得出结论:随着烧结温度提高,粉末颗粒之间结合面积增大,孔隙减小,通孔率也会相应减小;随着保温时间增长,粉末颗粒之间结合面积增大,孔隙减小,通孔率也会相应减小。(3)为控制在凝胶注模/微波烧结复合工艺制备透气钢过程中坯体的孔隙结构,研究了粉末特性对制备过程中的孔隙结构的影响。通过实验和理论相结合探究了粉末形状和粉末粒度对透气钢的孔隙形貌、孔隙率和孔隙大小的影响。(4)将凝胶注模/微波烧结工艺制备的透气钢材料应用在注塑模具上,透气钢材料制作成定模芯,通过注塑实验成型发现的产品表面质量良好,成功解决了普通钢材料注塑过程中的困气问题,而传统注塑模具一般采用设计透气结构来解决困气问题,两者相比较而言,透气钢简化了模具的透气结构设计,避免了透气杆在注塑件表面残留的印痕。研究结果表明,通过凝胶注模的浆料配置优化、微波烧结工艺参数优化等可以制得透气钢材料,通过粉末原料配置控制其孔隙,材料的透气性能、力学性能、机械加工性能良好,并将透气钢材料应用于注塑模具上,对解决注塑过程中模腔的困气问题提供了新途径。