粉末注射成形（Powder Injection Molding，简称PIM）是将现代塑料注射成形技术引入粉末冶金领域而形成的一门新型粉末冶金近净形成形技术。其基本工艺过程是：首先将固体粉末与有机粘结剂均匀混练，经制粒后在加热塑化状态下用注射成形机注入模腔内固化成形，然后用化学或热分解等方法将成形坯中的粘结剂脱除，最后经烧结致密化得到最终产品，其工艺过程如图1所示。它不仅保持了粉末冶金技术可以制备用熔铸方法无法或很难制备的材料的特点，还可以像成形塑料产品一样制备金属或陶瓷零件，把粉末冶金技术的成形能力提高到了前所未及的程度。它是小型复杂零部件成形与加工技术的一场革命，成为了新型制造业中最为活跃的前沿技术领域，代表着粉末冶金技术发展的主要发展方向。近年来得到了世界各工业发达国家的高度重视，被国际上誉为“当今最热门的零部件成形技术”和“21世纪的成形技术”。美国已将其列为对国家经济繁荣和持久安全起至关重要的“国家关键技术”之一。其产品广泛应用于电子信息工程、生物医疗器械、办公设备、汽车、机械、五金、体育器械、钟表业、兵器及航空航天等众多工业领域。 粉末注射成形技术的特点主要有： 能直接成形几何形状复杂的小型零件； 零件尺寸精度高（±0.1%~±0.5%），表面光洁度好（粗糙度1~5μm）； 产品相对密度高（95~100%），组织均匀，性能优异； 适合各种粉末材料的成形，产品应用十分广泛； 原材料利用率高，生产自动化程度高，工序简单，可连续大批量生产； 无污染，生产过程为清洁工艺生产。 十多年来，北京科技大学粉末冶金研究所的曲选辉教授课题组在国家“863”计划、“973”计划、国家军工科研计划、北京市科委重大科研项目和国家杰出青年基金等的资助下，在粉末注射成形关键技术、应用开发、产业化关键技术与装备等方面进行了深入系统的研究，并取得了一系列创新性成果，开发出了一系列具有自主知识产权的新工艺、新配方，研制的许多产品已成功应用于我国国防和民用领域。目前已拥有7项国家发明专利，多项研究成果获省部级以上科技进步奖。其技术水平处于国内领先、国际先进水平。本技术现已成为国家科技部重点推广项目之一。

触变注射成形技术是目前唯一进行镁合金工业化生产的半固态成形技术。此技术及其产品具有诸多优点。但相关的理论还未完善，如组织和性能的研究不够全面和深入，成形件的热处理尚未开展，成形过程的数值模拟也较少见等，应用不够广泛。相关研究必将对完善触变注射成形技术的基础理论和扩大实际应用产生深远影响。/line本课题组全面深入的研究了触变注射成形AZ91D的组织，通过建立的微观组织定量分析体系对未熔固相进行了分析，并结合AZ91D粒料的等温处理实验结果，总结出了未熔固相演变的经验模型，接着探讨了其相应的热力学及物理特性。根据组织、孔隙率和试样拉伸断口形貌的变化，研究了工艺参数的影响，提出了拉伸断裂机制。热处理对成形件的影响也进行了探讨。

新金属材料国家重点实验室喷射成形技术研究室现有副教授以上研究人员4人，其中教育部长江学者奖励计划特聘教授1人，留学回国人员3人，长期从事喷射成形及其它材料制备成形技术和新材料的研究开发，在相关理论和应用研究方面取得了一定的成果，积累了丰富的经验。已经发表相关论文100余篇，申请国家发明专利3项。 喷射成形是一项21世纪新材料开发和传统材料性能提升的先进制备技术，广泛应用于国民经济和国防建设的各个领域。 喷射成形高性能铝合金研究与应用： (1)高硅铝合金：具有良好的综合力学性能以及高温耐磨性能，广泛应用于汽车、机械和电子工业。 (2)超高强度高韧性铝合金：室温抗拉强度达到850MPa以上，同时具有良好的塑韧性和抗应力腐蚀能力，在航空航天工业、核工业、交通运输工业等领域有重要作用。 喷射成形电子材料研究与应用： (1)Cu-Cr电触头材料：合金中Cr相颗粒的尺寸明显细化，触点的开关性能明显提高，使其成为高性能大容量真空开关的优良材料。 (2)轻质Si-Al封装材料：具有低密度、高导热率和与半导体材料相近的热膨胀系数，是理想的新型电子封装材料，尤其适用于航空航天等需要轻质低膨胀封装材料的应用领域。 新型高温（>1200℃）抗氧化耐磨材料研究与应用： 在高温磨损条件下可以保持良好的抗氧化性能，广泛适用于高温加热炉等应用领域。

本发明提了一种塑料注射成型工艺注射速率的优化方法，包括 求解粘度幂律模型，测量塑料零件平均厚度，求解充填过程中的流动 前沿面积—注射时间曲线，根据流动前沿面积—注射时间曲线对注射 过程进行分段，调整体积流率，使每一段的熔体流动前沿速度维持恒 定。本发明根据充填过程的简化数学模型，检测入口压力随注射时间 的变化，反演熔体前沿面积变化，建立流动前沿面积与注射时间的关 系，从而能更加准确地确定速度分段点并调整注射速率，使熔体流动 前沿保持恒定的流动速度。同时，本发明中的优化算法能够实现注射 速度的自动优化分段，不需要人工参与，减少了工作量，提高了生产 效率。

本发明公开了一种软磁铁氧体材料的注射成型方法。包括如下步骤：1)粉料制备：将铁氧体粉料进行一次混磨，干燥后，将粉料进行预烧，将预烧后的粉料破碎后，再进行二次混磨，并进行干燥处理；2)混炼造粒：将步骤1)得到的粉料与粘结剂均匀混合后，混炼，得到混料，将混料粉碎；3)注射成型：将粉碎后的混料加热，在压力条件下，注入到模腔中，打开模具冷却后即得到成型坯体；4)脱脂：将成型坯体置入三氯乙烯中脱脂，干燥，再进行热脱脂；5)烧结：将脱脂后的成型坯体烧结，得到铁氧体软磁材料。本发明适合制备中小型形状复杂、高精度的铁氧体磁芯器件，所制备的铁氧体软磁材料具有密度大而均一、内部组织均匀、机械强度高和铁损相对较低的特点。

本发明公开了一种软磁铁氧体材料的注射成型方法。包括如下步骤：1)粉料制备：将铁氧体粉料进行一次混磨，干燥后，将粉料进行预烧，将预烧后的粉料破碎后，再进行二次混磨，并进行干燥处理；2)混炼造粒：将步骤1)得到的粉料与粘结剂均匀混合后，混炼，得到混料，将混料粉碎；3)注射成型：将粉碎后的混料加热，在压力条件下，注入到模腔中，打开模具冷却后即得到成型坯体；4)脱脂：将成型坯体置入三氯乙烯中脱脂，干燥，再进行热脱脂；5)烧结：将脱脂后的成型坯体烧结，得到铁氧体软磁材料。本发明适合制备中小型形状复杂、高精度的铁氧体磁芯器件，所制备的铁氧体软磁材料具有密度大而均一、内部组织均匀、机械强度高和铁损相对较低的特点。

选用来源丰富的废生物质纤维（如木粉、秸秆粉、稻壳、竹粉等），利用预塑化母料法工艺，将其与热塑性塑料复合，通过表面处理、 界面改性、复合及分散等技术，结合配方及设备的优化，最终制 备具有良好力学性能、高耐水性、无甲醛释放、良好加工性能及 能用于注射成型的系列高性能生物质基复合材料。该生物质复合材料适用于一次性用品、汽车内饰件、日用品、家居产品等。该技术水平处于国内领先，符合当前低碳、绿色、循环等可持续发展理念。

研究领域(1)CAD/CAM及RPM相关技术：包括功能性梯度材料/生物医学材料计算机辅助设计以及快速原型和制造（RPM）相关技术及应用；(2)面向功能构件数字化制造的设计，网络制造技术，功能构件的拓扑优化设计理论与方法；(3)功能构件的多尺度建模、仿真分析与优化；(4)高速精密加工工艺及装备的动态精度设计：包括高速精密加工工艺系统动力学建模与仿真等。科研成果及简介科研成果：(1)国家自然科学基金项目（59505005），“数控加工自适应刀具轨迹规划及动力学行为的研究”．1996年1月～1998年12月。完成人：张大卫、黄田、倪雁冰、周立华、冯志勇、徐安平、阎兵。1998年12月结题，国际先进。(2)河北省科技攻关计划项目，“基于网络的新产品快速开发系统”． 完成人：檀润华、徐安平、段国林、梁艳红、张瑞红、刘力松、孙立新、苑彩云、曲云霞。2001年6月鉴定，国际先进。2002年获河北省科技进步三等奖。(3)河北省自然科学基金项目，基于汽车减振器新型数学模型的汽车乘座动力学系统参数设计．完成人：檀润华、吕维瑛、张瑞红、苑彩云、段国林、徐安平。2001年6月鉴定，国际先进。(4)河北省博士基金项目，汽车非线性乘座动力学专用仿真软件开发．完成人：檀润华、陈鹰、吕维瑛、张瑞红、苑彩云、段国林、徐安平。2001年6月鉴定，国际先进。(5)天津市自然科学基金项目，汽车非线性乘座动力学关键技术研究．完成人：檀润华、陈鹰、吕维瑛、张瑞红、苑彩云、段国林、徐安平。2001年6月鉴定，国际先进。(6)河北省自然基金项目（500050，5万），三维布局问题建模及其求解方法的研究．完成人：段国林、张健楠、蔡瑾、王彩红、何树田、徐安平、张满囤。2003年3月通过河北省科技厅鉴定，国际先进。(7)河北省教育厅计划项目（2000209，2万），二维不规则形状自动布局系统的研究开发．完成人：段国林、王彩红、徐安平、张健楠、张满囤、孟宪春。2003年3月通过河北省教育厅鉴定，国际先进）(8)国家教育部高等学校骨干教师资助项目，快速原型件网上订货系统研究．完成人：檀润华、梁艳红、段国林、苑彩云、张瑞红、徐安平、孙立新、刘力松、王永山。2000年1月——2001年12月。已结题。(9)天津市科委计划项目，“基于MDT环境的内嵌式RP数据处理软件的研制”．课题组成员：徐安平、檀润华、刘玉山、曲云霞、刘力松、陈青果、金艳丽。2001.1 ~ 2003.12.（1.5万），2003年6月18日天津市科委组织专家组对项目进行了总体验收。(10)天津市科委计划项目，“RP技术在新产品开发过程中的应用”．课题组成员：段国林、徐安平、刘力松。2001.1 ~ 2003.12.（5万），2003年6月18日天津市科委组织专家组对项目进行了总体验收。(11)河北省自然科学基金项目（500046），“数控环境下动态铣削过程物理仿真系统的研究与开发”．课题组成员：徐安平、曲云霞、阎兵、段国林、孙明达、李为民、刘玉山、金艳丽、陈青果。2000.3 ~ 2003.3. （3.5万），2003年7月20日河北省科技厅组织专家对项目进行了技术鉴定，国际先进水平。(12)河北省教育厅博士基金项目，“数控环境下动态铣削过程仿真系统的研究与开发”．课题组成员：徐安平、曲云霞、阎兵、段国林、孙明达、李为民、刘玉山、金艳丽、陈青果。2000.1 ~ 2003.3.（3.5万），2003年7月20日河北省科技厅组织专家对项目进行了技术鉴定，国际先进水平。(13)国家自然科学基金项目（50175025），“进化过程驱动的产品概念设计模型研究”．课题组成员：檀润华、段国林、徐安平、马建红、张瑞红、苑彩云、王永山、姜屏。2001~2003,（7万），2003年3月结题。(14)天津市自然科学基金项目（023603411），“组合夹具CAD中关键技术的研究”．课题组成员：段国林、丁银周、蔡瑾、徐安平、张满囤、李向东、李战委。2002.6 ~ 2004.6（6万），2005年7月3日天津市科委组织专家对项目进行了验收，国际先进。(15)河北省自然科学基金项目（502047），“组合夹具计算机辅助构形设计中基于案例的推理方法的研究”．课题组成员：段国林、丁银周、蔡瑾、徐安平、张满囤、李向东、李战委。2002.1 ~ 2005.1.（6万），2005年7月16日河北省科技厅组织专家对项目进行了技术鉴定，国际先进。(16)天津市自然科学基金项目（023605411），“MDT环境下RP数据处理及设备驱动程序的研究与开发”．课题组成员：徐安平、曲云霞、刘玉山、陈青果、侯红叶。2002.6 ~ 2005.6（6万），2005年8月6日天津市科委组织专家对项目进行了验收，国际先进。(17)河北省优秀专家留学基金项目，“选择性金属粉末直接烧结快速成形工艺关键技术及设备研究”．项目负责人：徐安平。2002.1 ~ 2004.12（8万），已完成。(18)河北工业大学“十五211”工程项目，“功能梯度实体快速制作机”．项目负责人：徐安平。2005.1 ~ 2005.12（20万），已通过验收。(19)河北省教育厅计划项目, “基于RP的新产品快速开发系统”．课题组成员：段国林、徐安平、李翠玉、刘玉山、陈青果、侯红叶。2001~2003（20万），已完成。(20)国家863计划项目（2002AA415300），“自主版权三维CAD和ERP软件在离散型中小企业的应用研究”．课题组成员：檀润华、李向东，徐安平等。（50万），2005年11月通过科技部验收。(21)美国国家科学基金（NSF）项目（DMI-0218169），“Dental Restorations via Multi-Material Solid Freeform Fabrication”．课题组成员：Leon L. Shaw, Anping Xu, Jiwen Wang, Xiaoxue Li et al.(22)美国国家科学基金（NSF）项目（CBET-0930365），“Functionally Graded Orthopedic Implants via the Slurry Mixing and Dispensing Process．课题组成员：Leon L. Shaw, Anping Xu, et al.(23)天津市自然科学基金资助项目（043603111），“多坐标高速铣削集成仿真系统研究”．完成人：阎兵，徐安平等。（6万），2007年11月通过天津市科委验收。(24)河北省自然科学基金资助项目（E2004000052），“CAD模型直接驱动的桌面立体打印设备驱动原理及实现方法研究”．完成人：徐安平，牛亚松，付建华，曲云霞等。（7万），2008年1月31日通过河北省科技厅组织的专家鉴定，国际先进水平。(25)河北省自然科学基金资助项目（E2006000039），“场信息驱动的复杂功能梯度实体建模理论及数字化制造关键技术研究”．完成人：徐安平，朱东彬，曲云霞等。（5万），2010年5月结题。获奖与专利 专利：(1)徐安平，朱东彬，曲云霞，郭艳华．一种非均质功能构件的制造方法与装置[P]．国家发明专利，专利号：ZL 2008 1 0053855.5，授权公告号：CN 101328067 B， 2010年10月27日（申请日：2008年7月16日）(2)徐安平，朱东彬，曲云霞，郭艳华．打印头与激光头构成的组合头[P]．国家实用新型专利，专利号：ZL 200820075355.7，授权公告号：CN 201211731Y，2009年3月25日（申请日：2008年7月16日）．(3)徐安平，汪建明，朱东彬，曲云霞．一种组织工程用三维多孔支架的制备方法及设备．国家发明专利，申请号：201010210618.2，申请日：2010年6月28日．(4)徐安平，朱东彬，郭彬，曲云霞．一种三维条形码标签及其制作方法．国家发明专利，申请号：201010250088.4，申请日：2010年8月11日．(5)徐安平，蔡晓刚，朱东彬，刘志华．一种非均质实体的制造方法及设备．国家发明专利，申请号：201110269706.4，申请日：2011年9月13日．(6)徐安平，蔡晓刚，朱东彬，刘志华．一种非均质实体的制造设备．国家实用新型专利，申请号：201120341665.0，申请日：2011年9月13日．软件著作权：(1)现代集成快速原型系统(CIRPS V1.0)（软件著作权登记，登记号：2005SR07148）．著作权人：徐安平、刘玉山、陈青果、侯红叶、高艳平、曲云霞．中华人民共和国国家版权局，2005年7月。(2)现代集成快速原型系统(CIRPS V2.0)（软件著作权登记，登记号：2007SR06739）．著作权人：徐安平、牛亚松、刘玉山、陈青果、侯红叶、宋丽、曲云霞．中华人民共和国国家版权局，2007年5月。(3)非均质实体造型系统（HO-CAD V1.0）（软件著作权登记，登记号：2008SR04932）．著作权人：徐安平、纪振鹏、曲云霞、赵竞雄、刘志华．中华人民共和国国家版权局，2008年3月。(4)铣削过程物理仿真系统（MPSS V1.0）（软件著作权登记，登记号：2008SR07563）．著作权人：徐安平、曲云霞、孙明达．中华人民共和国国家版权局，2008年4月。(5)STL模型缺陷检测与修复系统（STL Master V1.0）（软件著作权登记，登记号：2010SR041794）．著作权人：徐安平、张蕊、曲云霞、朱东彬．中华人民共和国国家版权局，2010年8月16日。(6)铣削过程物理仿真系统（MPSS V2.0）（软件著作权登记，登记号：2010SR061831）．著作权人：徐安平、张大卫、张学中、靳红伟、韩喜峰、常宁、曲云霞．中华人民共和国国家版权局，2010年11月18日。(7)基于Web的博硕士学位论文管理系统（DMMIS V1.0）（软件著作权登记，登记号：2011SR036294）．著作权人：张满囤、徐安平、韩冬冬、张金镯、王智琦、王丽、边彬彬．中华人民共和国国家版权局，2011年6月10日。(8)基于Web的图书馆学科联络馆员信息服务管理系统（IDISMIS V1.0）（软件著作权登记，登记号：2011SR042556）．著作权人：徐安平、王智琦．中华人民共和国国家版权局，2011年7月2日。可转让项目(1)一种非均质功能构件的制造方法与装置[P]．国家发明专利，专利号：ZL 2008 1 0053855.5，授权公告号：CN 101328067 B， 2010年10月27日（申请日：2008年7月16日）(2)打印头与激光头构成的组合头[P]．国家实用新型专利，专利号：ZL 200820075355.7，授权公告号：CN 201211731Y，2009年3月25日（申请日：2008年7月16日）．(3)一种组织工程用三维多孔支架的制备方法及设备．国家发明专利，申请号：201010210618.2，申请日：2010年6月28日．(4)一种三维条形码标签及其制作方法．国家发明专利，申请号：201010250088.4，申请日：2010年8月11日．(5)一种非均质实体的制造方法及设备．国家发明专利，申请号：201110269706.4，申请日：2011年9月13日．(6)一种非均质实体的制造设备．国家实用新型专利，申请号：201120341665.0，申请日：2011年9月13日．(7)现代集成快速原型系统(CIRPS V1.0)（软件著作权登记，登记号：2005SR07148）．中华人民共和国国家版权局，2005年7月。(8)现代集成快速原型系统(CIRPS V2.0)（软件著作权登记，登记号：2007SR06739）．中华人民共和国国家版权局，2007年5月。(9)非均质实体造型系统（HO-CAD V1.0）（软件著作权登记，登记号：2008SR04932）．中华人民共和国国家版权局，2008年3月。(10)铣削过程物理仿真系统（MPSS V1.0）（软件著作权登记，登记号：2008SR07563）．中华人民共和国国家版权局，2008年4月。(11)STL模型缺陷检测与修复系统（STL Master V1.0）（软件著作权登记，登记号：2010SR041794）．中华人民共和国国家版权局，2010年8月16日。(12)铣削过程物理仿真系统（MPSS V2.0）（软件著作权登记，登记号：2010SR061831）．中华人民共和国国家版权局，2010年11月18日。(13)基于Web的博硕士学位论文管理系统（DMMIS V1.0）（软件著作权登记，登记号：2011SR036294）．中华人民共和国国家版权局，2011年6月10日。(14)基于Web的图书馆学科联络馆员信息服务管理系统（IDISMIS V1.0）（软件著作权登记，登记号：2011SR042556）．中华人民共和国国家版权局，2011年7月2日。可承担（合作开发）科研项目与技术合作(1)CAD/CAM软件开发，RPM相关技术开发：包括功能性梯度材料/生物医学材料计算机辅助设计以及快速原型和制造（RPM）相关技术及应用；(2)功能材料或构件的数字化设计与制造技术开发，网络制造技术开发；(3)功能构件的多尺度建模、仿真分析与优化技术；(4)高速精密加工工艺及装备的动态精度设计。

喷射成形是先进的凝固技术，与半连续铸造技术相比，优点是化 学成分无宏观偏析、晶粒度等微观组织精细1个数量级，团队研制 了高合金化、大规格凝固坯材，以7055为代表的高强度铝合金料产品在国内率先实现工程化，成功应用在“天宫二号”压气机系列部件上，填补了国内技术空白。 技术背景： 喷射成形是先进的凝固技术，与半连续铸造技术相比，优点是化 学成分无宏观偏析、晶粒度等微观组织精细1个数量级，团队研制 了高合金化、大规格凝固坯材，以7055为代表的高强度铝合金料产品在国内率先实现工程化，成功应用在“天宫二号”压气机系列部件上，填补了国内技术空白。 技术水平： 制定我国首部喷射成型领域的行业标准和国家标准。 获得国家发明专利20余项。