本书主要介绍了金属粉末的非水基凝胶注模成形技术，包括凝胶体系的选择，凝胶注模成形工艺在铁基、铜基、铝基、钛铝合金材料制备方面的应用，并详细分析了各种材料的烧结特性。
目前凝胶注模成形多用于制备陶瓷材料，在粉末冶金方面的应用还处于研究阶段，市面上尚未有相关图书。本书的出版将填补此领域的空白。
另外，本书对于从事陶瓷材料凝胶注模成形研究的人员也有一定的借鉴意义。
随着材料学与高分子化学、胶体化学、生物酶化学、计算机学、微电子学等学科的相互渗透，新型成形技术得到迅速发展，为各种精密部件的制备提供了更多更有效的工艺手段。
凝胶注模成形技术是20世纪90年代初由美国橡树岭国家重点实验室发明的材料湿法成形技术，将传统陶瓷工艺和聚合物化学有机结合起来，是一种近净成形工艺。该技术克服传统成形的缺点，继承其优点，成为一种独具特色又极具前景的新型成形工艺，已经被应用于多种陶瓷材料体系。
随着具有优异特性的粉末冶金材料的不断实用化，制作复杂形状金属零件的需求日益强烈。为获得具有预期性能与形状的粉末冶金制品，粉末的成形工艺在粉末冶金的整个制作过程中尤为重要，必须成形出密度均匀、尺寸形状精度良好的成形体，而且要求成形工艺简单、成本低廉。由于凝胶注模成形工艺的诸多优点，人们逐渐开始把此工艺应用于粉末冶金生产工艺中金属零部件坯体的成形工艺，并取得了一定的研究进展。但是，由于水基凝胶注模使用水作为溶剂，在用于金属粉末成形时，很容易与粉末发生反应，从而严重影响烧结体的质量。而且原有的非水基体系应用于金属粉末时存在工艺性不够好，聚合物排除困难等缺点。因此，开发一种能够适用于金属粉末凝胶注模成形的凝胶体系，对于凝胶注模工艺广泛应用于金属粉末成形领域具有重要的意义。
本课题组自2003年以来一直致力于金属粉末的非水基凝胶注模成形的研究，积累了一些经验，取得了一些成果。现在将其总结出来，希望能够为相关领域人员提供一定的参考与借鉴。
课题组先后有刘卫华、王聪聪、Karima、范涛等博士，史延涛、张秀丽、韩跃朋、高杰、王召利、袁海英、唐怡等硕士参与这项工作。本书的内容包含着他们的汗水与心血，在此对上述同学表示由衷的感谢。
金属粉末非水基凝胶注模成形的项目得到了国家自然科学基金的支持（51274041），在此对国家自然科学基金委员会表示衷心的感谢！
书中的疏漏与不妥之处，恳请各位专家与广大读者不吝批评指正。
编著者
2016年11月
贾成厂，北京科技大学新材料技术研究院教授，博士生导师。主要从事粉末冶金成形技术的基础与应用研究，在国内外发表论文200余篇，其中被SCI检索76篇，被EI检索127篇。获教育部科技进步二等奖，中国冶金教育协会**教材一等奖，中国有色金属学会期刊二等奖，中国金属学会**工作者，复合材料学会《复合材料学报》杰出编委。
1概述001
1.1胶态成形技术的发展001
1.2凝胶注模成形技术002
1.3凝胶注模成形技术的分类003
1.4凝胶注模成形技术的特性004
1.5非水基凝胶注模成形技术的研究进展006
1.5.1非水基凝胶体系的研究006
1.5.2凝胶机理的研究008
1.5.3应用领域的研究009
1.6凝胶注模成形存在的问题与发展方向009
参考文献010
2凝胶体系的选择013
2.1凝胶注模成形工艺机理分析013
2.2凝胶体系对单体的需求015
2.2.1单体聚合速率015
2.2.2长链的侧基结构016
2.2.3聚合物排除017
2.2.4单体选择019
2.3凝胶体系对溶剂的要求020
2.3.1形成溶液阶段020
2.3.2单体聚合阶段021
2.3.3凝胶开始阶段022
2.3.4凝胶阶段023
2.3.5胶体干燥阶段024
2.4凝胶体系对引发剂的需求024
2.4.1溶解性024
2.4.2引发剂的活性024
2.4.3引发剂的选择025
2.5凝胶体系选择总结027
参考文献027
3新型非水基凝胶体系分析028
3.1聚合单体分析028
3.1.1单体对凝胶性能的影响028
3.1.2交联剂对凝胶性能影响030
3.1.3凝胶温度对凝胶性能的影响033
3.1.4聚合物排除研究034
3.2溶剂分析035
3.2.1溶剂对凝胶性能的影响036
3.2.2溶剂对坯体性能的影响037
3.2.3溶剂排除性能的研究038
3.3引发剂分析043
3.3.1引发剂对凝胶性能的影响043
3.3.2溶剂对引发剂的影响044
3.4新型非水基凝胶体系制备坯体性能研究046
3.4.1坯体力学性能046
3.4.2坯体的形状复杂性047
3.4.3坯体的均匀性048
3.4.4坯体微观形貌分析048
3.5凝胶体系分析049
参考文献049
4凝胶注模成形工艺在铁基材料中的应用050
4.1制备工艺050
4.1.1原料与凝胶体系选择050
4.1.2凝胶注模工艺流程053
4.1.3性能测试054
4.2用凝胶注模成形工艺制备纯铁零件055
4.2.1烧结工艺055
4.2.2组织与性能055
4.3用凝胶注模成形工艺制备碳钢零件057
4.3.1烧结工艺057
4.3.2组织与性能057
4.4凝胶注模成形工艺制备Fe-Cu-C合金零件060
4.4.1烧结工艺061
4.4.2组织与性能061
4.5凝胶注模成形工艺制备高氮镍不锈钢063
4.5.1烧结工艺063
4.5.2组织与性能063
参考文献065
5凝胶注模成形工艺在铜基材料中的应用066
5.1铜粉凝胶注模成形的体系选择066
5.1.1原料与工艺过程067
5.1.2料浆固相含量对成形坯体密度的影响068
5.1.3烧结制度的制定070
5.1.4烧结体的微观组织与性能071
5.2工艺参数对材料性能的影响075
5.2.1单体含量的影响076
5.2.2单体/交联剂比例的影响077
5.2.3引发剂含量的影响078
5.2.4分散剂含量的影响079
5.2.5温度的影响080
5.3铜粉末非水基凝胶注模的烧结081
5.3.1坯体烧结制度的确定082
5.3.2烧结的影响因素分析083
5.4凝胶注模法制备铜锡多孔材料090
5.4.1凝胶注模成形铜锡多孔材料的工艺过程090
5.4.2凝胶注模铜锡多孔材料坯体性能103
5.4.3凝胶注模成形多孔CuSn材料的性能105
参考文献109
6凝胶注模成形工艺在铝基材料中的应用110
6.1铝粉的凝胶注模成形110
6.1.1烧结过程分析110
6.1.2压成形烧结铝应用研究125
6.2凝胶注模成形制备泡沫铝126
6.2.1制备工艺设计126
6.2.2发泡剂凝胶注模成形制备泡沫铝134
6.2.3凝胶注模成形低温发泡法制备泡沫铝145
6.2.4凝胶注模成形高温发泡法制备泡沫铝153
6.2.5三种制备工艺的比较157
6.3凝胶注模成形制备多孔铝铜合金158
6.3.1原材料与工艺过程158
6.3.2铝铜合金烧结体的组织与性能163
6.3.3铝铜合金烧结体的孔结构研究172
参考文献178
7凝胶注模成形工艺在其它金属材料中的应用179
7.1钛与Ti-6Al-4V合金179
7.2TiAl合金182
参考文献184
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