無(wú)鎳高氮奧氏體不銹鋼是一類(lèi)具有較高力學(xué)性能和耐腐蝕性能的不銹鋼，尤其是它不含有可導(dǎo)致部分人群產(chǎn)生較嚴(yán)重過(guò)敏反應(yīng)的元素鎳，可以有效防止“鎳敏”問(wèn)題，因而在生物醫(yī)用材料中有廣闊的市場(chǎng)空間，當(dāng)前倍受?chē)?guó)內(nèi)外學(xué)術(shù)界和產(chǎn)業(yè)界的關(guān)注。

雖然目前采用熱等靜壓熔煉、加壓感應(yīng)熔煉、加壓等離子熔煉、加壓電渣熔煉、氮?dú)獬蹮挼刃录夹g(shù)、新工藝，研制出了多個(gè)牌號(hào)的含氮不銹鋼材料。但是上述生產(chǎn)技術(shù)在不同程度上都存在設(shè)備復(fù)雜、高壓氣體危險(xiǎn)、工藝控制困難和生產(chǎn)成本高等問(wèn)題，而且在使材料獲得較高含氮量方面存在一定困難。而粉末冶金生產(chǎn)高氮鋼具有很多優(yōu)勢(shì)，如生產(chǎn)中無(wú)須高壓熔煉設(shè)施，成本較低;細(xì)晶強(qiáng)化、彌散物強(qiáng)化等強(qiáng)化了材料性能，另外實(shí)驗(yàn)事實(shí)表明氮在固態(tài)奧氏體不銹鋼中的固溶度大于在液態(tài)中的溶解度，因而粉末冶金固態(tài)滲氮工藝是經(jīng)濟(jì)上和技術(shù)上十分可行的生產(chǎn)高氮鋼的方法。金屬注射成形(MIM)作為傳統(tǒng)粉末冶金與先進(jìn)塑料注塑工藝相結(jié)合的產(chǎn)物，在制備具有三維復(fù)雜幾何形狀、均勻組織結(jié)構(gòu)和高性能的近凈形產(chǎn)品方面具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，并且該技術(shù)采用較細(xì)粉末粒度，有利于將氮擴(kuò)散到粉末顆粒中去以提高氮含量，最終獲得高氮不銹鋼，目前國(guó)內(nèi)外采用注射成形技術(shù)生產(chǎn)無(wú)鎳高氮奧氏體不銹鋼材料的研究尚處于初步開(kāi)展階段。

實(shí)驗(yàn)采用高壓惰性氣體霧化方法生產(chǎn)的0Cr17Mn11Mo3不銹鋼粉末，可見(jiàn)粉末具有較高的球形度，其平均粒徑較小(D50=17.4μm)，松裝密度和振實(shí)密度較高(分別為3.67和4.95g·cm－3)，粉末的這些特性有利于提高其注射成形過(guò)程中的流動(dòng)性和裝載量。

粘結(jié)劑采用具有較好流動(dòng)性的熱塑性石臘基粘結(jié)劑體系，配方為65wt%PW+30wt%HDPE+5wt%SA。將不銹鋼粉末與適量的粘結(jié)劑混煉制成喂料，采用的粉末裝載量為64%，隨后測(cè)試喂料的流變性能。注射過(guò)程在CJ-80E注射成形機(jī)上進(jìn)行，喂料經(jīng)過(guò)注射成形制成尺寸為8mm×70mm棒坯，再經(jīng)過(guò)溶劑脫脂、熱脫脂及800℃預(yù)燒結(jié)后得到具備一定強(qiáng)度的預(yù)燒結(jié)坯。將預(yù)燒結(jié)坯分別在不同壓力的高純氮?dú)庵杏?200～1350℃溫度范圍內(nèi)燒結(jié)1～2.5h后，用阿基米德法(排水法)測(cè)量燒結(jié)體的密度，用惰氣脈沖-紅外-熱導(dǎo)法(QB-Q-02-1997)測(cè)量燒結(jié)體的氮含量。將燒結(jié)體按照國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)機(jī)加工成5mm×60mm的標(biāo)準(zhǔn)拉伸棒，并經(jīng)過(guò)1150℃×90min固溶處理水淬后，用Instron萬(wàn)能實(shí)驗(yàn)機(jī)測(cè)其拉伸力學(xué)性能(如屈服、抗拉強(qiáng)度和伸長(zhǎng)率等)，并與氬氣氛中采用相同燒結(jié)工藝制備的不含氮試樣進(jìn)行性能對(duì)比。

1)64vol%氣霧化0Cr17Mn11Mo3粉末與成分為65wt%PW+30wt%HDPE+5wt%SA的粘結(jié)劑混煉得到的喂料具有較好的流變性能;喂料的最佳注射工藝參數(shù)為注射壓力60～85MPa，相應(yīng)的注射溫度為160～170℃;

提高燒結(jié)溫度有利于提高燒結(jié)體的密度，但是對(duì)獲得高氮含量不利，而增加燒結(jié)氮?dú)夥諌毫梢垣@得較高的氮含量，但是不利于提高燒結(jié)體密度。實(shí)驗(yàn)表明，最佳的燒結(jié)工藝為0.1MPa氮?dú)鈮毫ο掠?300℃燒結(jié)2h，此時(shí)燒結(jié)體的相對(duì)密度可以達(dá)到99%，氮含量可以達(dá)到0.78%。燒結(jié)體經(jīng)1150℃固溶處理并水淬冷卻后，屈服強(qiáng)度、抗拉強(qiáng)度、伸長(zhǎng)率、斷面收縮率、硬度分別達(dá)到580MPa、885MPa、26.0%、29.1%、222HV10。

?