在金屬注射成型（MIM）領(lǐng)域，如何攻克合金燒結(jié)孔隙缺陷、提升材料致密性與抗疲勞性能，一直是行業(yè)關(guān)注的核心課題。近日，廣州有研粉體材料科技有限公司聯(lián)合華南理工大學(xué)、廣東省科學(xué)院新材料研究所等單位，在 MIM 4J29 Kovar合金研究中取得重要突破，相關(guān)成果已發(fā)表于國(guó)際權(quán)威期刊《Materials Science & Engineering A》（材料領(lǐng)域TOP期刊），為高性能Kovar合金精密構(gòu)件的規(guī)模化生產(chǎn)提供了全新技術(shù)路徑。

論文首頁(yè)截圖

4J29 Kovar合金作為一種鐵鎳鈷系定膨脹合金，憑借在25-400℃溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定的熱膨脹性能，被廣泛應(yīng)用于電子封裝、精密儀器等領(lǐng)域。而 MIM  技術(shù)作為近凈成形工藝的代表，能高效量產(chǎn)復(fù)雜形狀的金屬構(gòu)件，二者結(jié)合本應(yīng)成為精密制造的 “黃金搭檔”。

但長(zhǎng)期以來(lái)，4J29 Kovar合金在 MIM  燒結(jié)過(guò)程中面臨兩大難題：一是其單相奧氏體結(jié)構(gòu)導(dǎo)致燒結(jié)致密化速率低，構(gòu)件易產(chǎn)生大量孔隙；二是孔隙缺陷會(huì)顯著降低合金的強(qiáng)度與抗疲勞性能，嚴(yán)重限制了 MIM  技術(shù)在Kovar合金精密件生產(chǎn)中的應(yīng)用。

為解決這一行業(yè)痛點(diǎn)，廣州有研粉體團(tuán)隊(duì)從原材料特性與后處理工藝雙維度出發(fā)，開(kāi)展了系統(tǒng)性研究。團(tuán)隊(duì)首先通過(guò)水氣聯(lián)合霧化技術(shù)制備了4J29 Kovar合金粉末，并采用氣流分級(jí)技術(shù)實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)分選，為后續(xù)實(shí)驗(yàn)提供了粒徑可控、成分均勻的優(yōu)質(zhì)原料。

在核心工藝探索中，團(tuán)隊(duì)創(chuàng)新性地將熱等靜壓（HIP）技術(shù)與 MIM 工藝結(jié)合，重點(diǎn)研究了初始粉末粒徑、燒結(jié)溫度對(duì) HIP 處理后合金顯微組織與性能的影響。通過(guò)大量實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證發(fā)現(xiàn)：燒結(jié)過(guò)程中產(chǎn)生的孔隙，能為 HIP 處理時(shí)的塑性變形提供空間，進(jìn)而促進(jìn)再結(jié)晶并加速致密化 -- 這一關(guān)鍵機(jī)制的發(fā)現(xiàn)，為工藝參數(shù)優(yōu)化指明了方向。

經(jīng)過(guò)多組參數(shù)對(duì)比，團(tuán)隊(duì)*終確定了*優(yōu)工藝方案：采用粒徑 D50=7.039μm的粉末，在1200℃較低燒結(jié)溫度下制備 MIM 燒結(jié)件，再經(jīng) HIP  處理（1200℃、150MPa、保溫2h）。該方案下制備的4J29 Kovar合金，展現(xiàn)出*的綜合性能：

密度達(dá)到8.14g/cm3，孔隙數(shù)量與尺寸顯著降低，且孔隙球形度從0.624提升至0.753；

力學(xué)性能全面優(yōu)化，抗拉強(qiáng)度達(dá) 511±6MPa，屈服強(qiáng)度 346±4MPa，伸長(zhǎng)率41.8±0.5%；

抗疲勞性能大幅提升，在 325MPa *大應(yīng)力下，疲勞壽命可達(dá)4.36×10⁵次循環(huán)，遠(yuǎn)超常規(guī)燒結(jié)樣品；

熱膨脹性能穩(wěn)定，25-400℃范圍內(nèi)平均熱膨脹系數(shù)僅為5.00×10⁻⁶/℃，完全滿足精密封裝對(duì)熱膨脹系數(shù)穩(wěn)定性的嚴(yán)苛要求。

此次研究成果不僅為MIM 4J29 Kovar合金的性能提升提供了理論支撐與技術(shù)方案，更彰顯了廣州有研粉體材料科技有限公司在金屬粉末制備與 MIM 工藝優(yōu)化領(lǐng)域的技術(shù)實(shí)力。未來(lái)，公司將繼續(xù)聚焦高端金屬粉體材料的生產(chǎn)與應(yīng)用工藝創(chuàng)新，推動(dòng)更多高性能金屬粉體在電子信息、航空航天等領(lǐng)域的應(yīng)用，為我國(guó)高端制造業(yè)的高質(zhì)量發(fā)展貢獻(xiàn)力量！