拉伸強度是金屬注射成型材料的主要力學(xué)性能。

鑒于MIM零件形狀設(shè)計的特殊規(guī)則（近凈成形），很明顯，制造的拉伸試樣不需要進行切削加工。

這在節(jié)省費用與技術(shù)兩方面都有明顯好處。

因為MIM通常是一種最終形或近終形制造工藝，其技術(shù)的優(yōu)勢是試驗試樣的表面狀態(tài)和MIM零件實際出來的表面狀態(tài)一樣。

這就是為什么MIM產(chǎn)業(yè)在初期階段就開發(fā)出了自己的拉伸試驗試樣的幾何形狀。這些MIM試樣，都是有美國金屬注射成型協(xié)會最早提出與設(shè)計的，并為ISO2740標(biāo)準(zhǔn)（關(guān)于此標(biāo)準(zhǔn)，見文末備注信息，我們的網(wǎng)站會上傳此標(biāo)準(zhǔn)的文檔，請關(guān)注）所采用，規(guī)定為粉末冶金的拉伸試驗試樣。

歐洲的MIM零件生產(chǎn)廠家發(fā)現(xiàn)，倘若模具充填不均勻，在為了便于夾緊而在試驗試樣頂端開的孔處會形成焊接線或裂紋，這可能導(dǎo)致試驗試樣在標(biāo)距長度以外發(fā)生斷裂。為了避免發(fā)生這種狀況，推薦增加了新的試樣，其形狀和MIM的差不多，但是在頂端沒有孔。

歐洲MIM產(chǎn)業(yè)致力于按照有限元分析（FEA）與其他設(shè)計軟件提供給設(shè)計工程師以全面的材料性能數(shù)據(jù)。

這些特性的測定，特別是疲勞性能的測定，是非常昂貴而且費時間的。

因此，至今沒有幾個數(shù)據(jù)可用，但是，這也表明，熱處理MIM鋼件的疲勞性能潛力是很大的。

2004年，EPMA和MPIF與JPMA一起創(chuàng)辦了網(wǎng)站：http://www.pmdatabase.com，提供給樂于了解自己設(shè)計項目的粉末冶金材料性能的設(shè)計工程師以標(biāo)準(zhǔn)參考資料。這個數(shù)據(jù)庫匯集了2007年以后MIM材料性能，對于注冊者可免費試用。

高負載應(yīng)用的MIM材料

選擇了兩種鋼作為可熱處理的高強度材料的代表：沉淀硬化MIM-17-4PH不銹鋼與低合金鋼MIM-4340鋼。后者是常用的淬火與回火熱處理的代表。

已經(jīng)證明了用MIM工藝生產(chǎn)的這些鋼的高強度潛力，并且，可將其結(jié)果作為開發(fā)高負載應(yīng)用的基礎(chǔ)。

1.熱處理

為了在高強度與硬度和足夠高的韌性和延展性之間能達到平衡，選擇了MIM-17-4PH與MIM-4340進行熱處理。

MIM-17-4PH：固溶處理，1050℃。1H，在真空中；時效處理，480℃，4H，在空氣中。

MIM-4340：正火，870℃，20min，在真空中；油淬火、回火，425℃，2H，在空氣中。

2.疲勞強度

為了使數(shù)據(jù)具有代表性，研究了由幾個MIM零件制造廠提供的實驗試樣。

在頻率20Hz下，用戶R=0負載模式（拉-拉實驗），進行了軸向疲勞試驗。按照ISO2740，采用成型狀態(tài)下的拉伸試樣（即對試驗試樣標(biāo)距長度的表面不進行切削加工、磨加工或拋光）。

在2x105周下測定了疲勞極限。

MIM-17-4PH得到的實驗結(jié)果如下圖所示。曲線表明一些生產(chǎn)廠家的試樣的疲勞壽命比另一些廠家的長。預(yù)料通過使制造、表面質(zhì)量及熱處理最佳化，可改進疲勞壽命。測定的疲勞強度的下線為280MPa。

MIM-17-4PH軸向疲勞試驗曲線（R=0）

（不同標(biāo)記符號表示不同廠家）

MIM-4340材料試樣的表面質(zhì)量高，雖然總孔隙度為4%，但表面或表面下的空隙都很小。根據(jù)文獻報道，對于鍛壓的SAE4340材料，用同樣熱處理方法后用平面彎曲進行試驗，于106周下的疲勞強度約為660MPa。用MIM-4340材料的到的結(jié)果是，疲勞極限約為500MPa（如下圖）。

MIM-4340軸向疲勞試驗曲線（R=0）

這些結(jié)果都證明，倘若在MIM零件制造中特別小心的話，MIM材料的疲勞強度是可以達到期望值的。為了達到適當(dāng)?shù)钠谛阅埽貏e注意模具處理，例如，模具的分型線（因為絕大多數(shù)失效都是沿著這條線發(fā)生的）與高得表面質(zhì)量。

焊接方法分熔焊、壓焊和釬焊三類，釬焊以其外形美觀、高效率和可實現(xiàn)異種金屬等特殊材料之間的連接等優(yōu)勢，得到了廣泛的應(yīng)用[6]。釬焊是采用熔點低于母材的釬料，在低于母材固相線、高于釬料液相線的操作溫度下，通過熔化的釬料將母材連接在一起的焊接技術(shù)[7]。相比熔化焊，釬焊接頭的強度較低，耐熱、耐腐蝕性能及疲勞性能較差，不適用于一般鋼結(jié)構(gòu)和重載、動載機件的焊接[8]。萬能材料試驗機所用試樣尺寸較大，具有動態(tài)載荷大、加載精度低等問題。為此，微小型原位材料拉伸試驗機得到快速發(fā)展[9-12]，其具有非常高的測量精度，不僅能夠?qū)崿F(xiàn)低速率、低幅值施加載荷，還可借助顯微成像設(shè)備對試樣進行原位觀察，從而更加準(zhǔn) 確地測試評價焊接件的疲勞性能與疲勞壽命。本研究開發(fā)了一種可用于疲勞試驗研究的原 位拉伸實驗臺，進而以典型釬焊結(jié)構(gòu)件為示范開展 了拉壓疲勞試驗研究。另外，對比分析了焊接件試 樣在26 ℃、40 ℃和80 ℃環(huán)境中貯存后的拉壓疲勞 壽命，以及循環(huán)載荷對焊接件疲勞壽命的影響，最 終確定了焊接件疲勞試驗后斷口的顯微形貌與斷 裂特征。